Materiali strutturali

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1 Materiali strutturali

2 Requisiti richiesti: Nel campo delle costruzioni elettriche e elettroniche i materiali con funzioni strutturali sono quelli usati principalmente per la costruzione delle parti meccaniche e delle macchine elettriche, come carcasse, basamenti dei motori elettrici e alberi meccanici. Pur non avendo parte attiva nel funzionamento delle macchine sono importanti in quanto devono sopportare sollecitazioni dovute al peso, alle vibrazioni, alla forza centrifuga, agli agenti esterni, sollecitazioni che possono essere anche di notevole valore. In questa unità verranno considerati anche quei materiali utilizzati per la costruzione di parti non attive degli apparecchi elettrici ed elettronici come gli involucri dei componenti. I requisiti necessari posso essere cosi riassunti: Adeguato valore alla resistenza meccanica per la quale, a seconda del tipo di utilizzazione si dovranno considerare le sollecitazioni prevalenti; Buone proprietà tecnologiche in modo che il materiale sia adatto a essere lavorato mediante un determinato processo tecnologico; Valori non elevati del peso specifico, in modo da ottenere strutture più leggere; da questo punto di vista l alluminio e le sue leghe sono favoriti Resistenza alla corrosione, agli agenti chimici e a quelli atmosferici, in particolare per le parti esterne di macchine e apparecchi installati all aperto o in ambienti nocivi.

3 Materiali ferrosi: Il materiale a base di ferro di più ampio uso nelle costruzioni è l acciaio. Esistono in commercio numerosi tipi di acciaio, designati dall UNI mediante una sigla seguita dal riferimento della tabella UNI che contiene tutte le indicazioni relative alle loro caratteristiche. In base agli elementi di lega gli acciai si distinguono in normali e speciali. Gli acciai normali al carbonio contengono solo carbonio come altro elemento di lega e sono a loro volta distinti in dolci, duri ed extraduri, a seconda della percentuale di carbonio presente. Gli acciai dolci sono tenaci, malleabili, duttili, saldabili e facilmente lavorabili dagli utensili da taglio, ma non sono molto duri e resistenti all usura e alla corrosione. Vengono utilizzati nelle costruzioni di uso corrente. Gli acciai duri sono caratterizzati da maggiore durezza e resistenza all usura, ma da minore saldabilità e lavorabilità rispetto a quelli dolci. Gli acciai extraduri caratterizzati da elevati valori di durezza, ma fragili e poco lavorabili; vengono utilizzati per la costruzione di componenti particolari come molle, lime e utensili da taglio. Gli acciai speciali o legati contengono, oltre al carbonio presente in quantità variabile, altri elementi di lega come cromo, nichel, molibdeno, volutamente aggiunti allo scopo di migliorare determinate caratteristiche meccaniche e tecnologiche. In base al trattamento termico a cui possono essere sottoposti, gli acciai vengono anche distinti in acciai da bonifica, che sopportano bene urti e vibrazioni, e acciai da cementazione, molto impiegati nella costruzione di macchine. La ghisa è anch essa un lega ferro-carbonio, con tenore di carbonio superiore all acciaio, ed eventuali piccole percentuali di silicio e manganese. Viene usata per la sua buona fusibilità. Ha una buona durezza e resistenza alla compressione, ma è più fragile e meno resistente a trazione rispetto all acciaio; inoltre non è malleabile né adatta alla saldatura autogena.

4 Alluminio e le sue leghe Oltre a essere un importante materiale conduttore, l alluminio viene usato insieme ad Alcune sue leghe per la ricostruzione di elementi strutturali delle macchine e degli apparecchi elettrici,quando le sollecitazioni meccaniche non assumono valori eccessivi. Il pregio particolare dell alluminio e delle sue leghe da costruzione (leghe leggere) è il basso valore del peso volumico, che consente di ottenere costruzione più leggere di quelle in ghisa e in acciaio. Le leghe di alluminio vengono comunemente classificate in leghe in lavorazione plastiche e in leghe da fonderia: le prime sono adatte a essere lavorate per deformazione plastica a caldo mentre le seconde vengono fuse e colate in stampi appositi dei quali, solidificandosi, assumono la forma. Le leghe di alluminio posso essere distinte in funzione del legante, cioè dell elemento aggiunto in maggiore percentuale che conferisce alla lega le sue proprietà particolari, nelle seguenti classi: Leghe alluminio-silicio Leghe alluminio-rame Leghe alluminio-manganese Leghe alluminio-zinco Leghe alluminio-magnesio

5 Materie plastiche Si intendono quei materiali,ottenuti artificialmente e aventi struttura macromolecolare formata in prevalenza da polimeri,che in determinate condizioni di temperatura e pressione subiscono variazioni permanenti di forma. Tutti i materiali polimerici rientrano nelle seguenti classi di base: - Materiali termoplastici che acquistano malleabilità rammollendo, sotto l azione del calore - Materiali termoindurenti che, dopo una fase iniziale,di rammollimento in cui possono essere formati, induriscono - Elastomeri o gomme sintetiche, caratterizzati da grande deformabilità ed elasticità. Le materie plastiche vengono utilizzate in applicazioni nel settore delle costruzioni elettriche, per esempio, agli accessori di installazione degli impianti elettrici. Riguardo al loro comportamento termico, le materie plastiche hanno un alto coefficiente di dilatazione termica rispetto ai metalli e conducibilità termica molto bassa. Caratteristica importante dei materiali termoplastici è la temperatura di rammollimento. La resistenza a trazione e la durezza sono molto inferiori a quelle dei materiali metallici. Altre caratteristiche salienti delle materie plastiche sono il ridotto peso volumico, la resistenza alla corrosione e la idrorepellenza. Tra le numerose materie plastiche esistenti, si possono citare le seguenti per le loro applicazioni in campo elettrico: Polivinilcloruro (PVC) Polietilene (PE) Resine acriliche Amminoplastiche