Prof. A. Battistelli

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1 Prof. A. Battistelli

2 Materiale da costruzione Materiale di origine minerale (si estrae da pietre) per costruire: oggetti, costruzioni edili, materiale tecnico ed elettronico, mezzi, attrezzi, ecc.. Come si ricavano In genere vengono estratti da minerali con procedimenti lunghi e costosi (rame, alluminio). Raramente si trovano puri in pepite (oro, rame, argento). LEGHE: i metalli sono generalmente utilizzati in leghe: miscugli di metalli o metallo + non metallo (acciaio=ferro+carbonio) Fondono, non bruciano Una volta estratti dal minerale (separati da altri minerali e impurità), vengono fusi ad alte temperature. Ogni metallo fonde a temperature diverse. L unico fuso a temperatura ambiente è il mercurio Plasticità e resistenza meccanica I metalli sono diversi nella capacità di resistere alle sollecitazioni e nella facilità di lavorazione. I più plastici sono anche meno resistenti alle sollecitazioni. Alcuni vengono lavorati anche a freddo.

3 ASPETTO E PESO SPECIFICO COLORE > quasi tutti grigio, tranne l oro e il rame e le sue leghe LUCENTEZZA > più o meno dall aspetto brillante PESO SPECIFICO > piuttosto pesanti (1dm 3 può pesare 3/20 kg) COMPORTAMENTO AL CALORE CONDUCIBILITÀ TERMICA > da buona a ottima DILATAZIONE TERMICA > si dilatano facilmente al calore FUSIBILITÀ e STAMPABILITÀ > tra i 200 e i 1900 gradi circa CONDUCIBILITÀ ELETTRICA In genere ottima o buona RESISTENZA ALLA CORROSIONE In genere ottima o buona

4 RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI MECCANICHE Molto buona soprattutto per le leghe, più bassa nei metalli più malleabili e duttili PROPRIETÀ MECCANICHE Trazione Compressione Flessione Torsione Taglio Durezza Elasticità RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI MECCANICHE Molto buona soprattutto per le leghe, più bassa nei metalli più malleabili e duttili Bassa: ghisa Alta: acciaio Bassa: piombo Alta: ghisa Bassa: ghisa Alta: acciaio Bassa: rame alluminio Media: acciaio Bassa: ghisa rame Alta: acciaio

5 COME PUÒ ESSERE LAVORATO Alcuni metalli sono molto duttili e malleabili (alluminio, rame, stagno) Alcuni hanno temperature basse di fusione=sono facilmente stampabili (alluminio, stagno) PROPRIETÀ TECNOLOGICHE Fusibilità Malleabilità Duttilità Saldabilità Temperabilità Diventa una lamina sottile Diventa un filo sottile Bassa: stagno alluminio Alta: ghisa rame acciaio Bassa: ghisa Alta: rame alluminio

6 L E G G E R I ALLUMINIO (2,7kg/dm 3 ) > bassa temperatura di fusione, resiste a corrosione, buon conduttore termico ed elettrico, malleabile e duttile TITANIO (4,5kg/dm 3 ) > buone resistenze meccaniche, resiste a corrosione P E S A N T I FERRO (7,9kg/dm 3 ) > utilizzato in lega con carbonio e/o altri metalli, buone resistenze meccaniche, arrugginisce facilmente RAME (8,9kg/dm 3 ) > ottimo conduttore termico ed elettrico, duttile e malleabile, resiste a corrosione STAGNO (7,3kg/dm 3 ) > bassa temperatura di fusione, malleabile, resiste a corrosione P E S A N T I S S I M I ARGENTO (10,7kg/dm 3 ) > miglior conduttore elettrico, ben lavorabile ORO (19,3kg/dm 3 ) > prezioso, ottima conducibilità, resistente alla corrosione, ben lavorabile PIOMBO (11,3kg/dm 3 ) > scarsa resistenza plastica MERCURIO (13,6kg/dm 3 ) > liquido a temperatura ambiente

7 Filoni metalliferi: nascosti negli strati di roccia. Camion da miniera: ha le ruote di 3 m di diametro. Miniera a cielo aperto MINERALI PER L ESTRAZIONE DEL FERRO Ematite Magnetite Limonite

8 Carro siluro SIDERURGIA = settore industriale per la produzione di ghisa e acciaio 1. Minerale ferroso + carbon coke + fondente > fondono nell altoforno 2. Si ottiene ghisa fusa che con il carro siluro arriva in acciaieria 3. La ghisa viene trasformata in acciaio in un forno ad ossigeno (diminuendo la % di carbonio sotto il 2%) 4. L acciaio in lingotti viene lavorato in «laminatoio» per ottenere semilavorati (bramme, billette e blume) e prodotti finiti: travi, lamiere, barre, tubi, profilati

9 4 1. L altoforno ha le pareti d acciaio, l interno in mattoni refrattari e l esterno ingabbiato in una struttura metallica Una valvola è situata sulla bocca per permettere il caricamento delle materie prime senza far uscire i gas caldissimi della combustione Un crogiolo gigantesco è ricavato sul fondo con gli ugelli per il soffiaggio dell aria compressa surriscaldata che mantiene la combustione I tubi per il tiraggio dei gas terminano in un impianto ausiliario per la depurazione e il recupero dei gas ancora combustibili.

10 2. Forno a ossigeno: convertitore Dall altoforno all acciaieria Da ghisa ad acciaio Lingotti o colata continua 2 2.La ghisa «perde» carbonio e diventa acciaio 4 4.Lavorazione dei lingotti o delle bramme 5. Diventano semilavorati o prodotti per le industrie

11 Laminazione Una barra (bramma) di acciaio viene riscaldata e fatta passare tra 2 rulli per assottigliarla Estrusione Un lingotto di acciaio viene riscaldo ad alte temperature e spinto da un pistone verso un foro Trafilatura Una barra cilindrica di acciaio (billetta) viene riscaldata e fatta passare attraverso un foro rastremato (che si restringe) per farla diventare un tondino o un filo.

12 Deformazione a freddo Stampaggio di un lavello inox con stampi e controstampi in 4 fasi. Imbutitura Un punzone spinge il metallo contro uno stampo

13 Coltello forgiato 1. Una barra di acciaio inox è il semilavorato di partenza. 2. Fucinatura: dopo aver arroventato la barra sulla fucina la si appoggia sullo stampo. Quando scende il controstampo la barra si deforma. 3. Pezzo fucinato: si formano due parti piatte con un nodo centrale in rilievo. 4 e 5. Tranciatura: il pezzo viene messo sotto una tranciatrice che taglia la sagoma del coltello. La parte restante (sfrido) verrà rifusa. 6. Finitura: il coltello viene completato con l arrotatura e la satinatura della lama. Infine viene applicato il manico.

14 La fonderia è organizzata in quattro reparti: - nel primo viene costruito il modello del pezzo in legno duro; - nel secondo viene preparata la forma in due pezzi con terra refrattaria; - nel terzo avviene la fusione del metallo nel crogiolo e la colatura del metallo liquido nella forma, dove viene lasciato riposare fino a farlo raffreddare e solidificare; - nel quarto viene aperta la forma per estrarre il getto e poi rifinirlo.

15 L acciaio riscaldato per le lavorazioni si ossida moltissimo. Dopo la fucinatura o lo stampaggio...il pezzo viene fissato su un tornio che ruota, mentre una lama taglia trucioli di metallo.. rendendo il componente perfettamente liscio e dalle dimensioni richieste.

16 L acciaio da costruzione: - ha resistenza meccanica; - facilità di lavorazione; - può arrugginire. L acciaio da utensili è: - molto duro. L acciaio inox è: - duro; - lucente; - non arrugginisce. L acciaio al manganese: - resiste bene all usura.

17 lega di ferro e carbonio (dal 2 al 4%) ha un ottima fusibilità Resiste bene a compressione (schiacciato) Non resiste a trazione e flessione Perciò non è adatto per strutture di grattacieli, ma per oggetti come tombini e fontanelle stradali

18 L alluminio si ricava da un minerale detto bauxite, di aspetto terroso e colore rosso mattone. L estrazione del metallo è lunga, molto complessa, in diverse fasi e necessita di una grande quantità di energia. Si ottengono due tipi di prodotto: l alluminio metallico l alluminio elettrolitico utilizzato per i cavi elettrici e telefonici.

19 La scala pieghevole ha: - resistenza meccanica; - resistenza alla corrosione; - leggerezza. Il radiatore è: - in alluminio comune, buon conduttore I cavi dell alta tensione: - sono in alluminio elettrolitico Le carrozze ferroviarie: - sono costruite con leghe leggere di alluminio e magnesio.

20 Il rame si ricava da numerosi minerali, uno dei più importanti è la calcocìte. L estrazione del metallo è molto complessa e porta a due tipi di prodotto: il rame metallico e il rame elettrolitico.

21 Il tubo di rame comune è: - resistente alla corrosione; - facile da lavorare. Il motore elettrico ha: - l avvolgimento in filo di rame elettrolitico. Il rubinetto è: - di ottone, lega che possiede durezza, facilità di fusione e resistenza alla corrosione. La campana è: - di bronzo, lega che resiste bene all usura.

22 Con il riciclo dell alluminio si risparmia il 95% dell energia. 70% rottame italiano 30% d importazione Nel bidone alluminio lattine per bibite latte con simbolo AL bombolette spray senza le parti in plastica fogli di alluminio vaschette per alimenti

23 Metalli a confronto (7 ): Alluminio (1 50 ): Lattine di alluminio (4 50 ): Forgiatura dell acciaio (4 50 ): Alluminio > In inglese Campane di bronzo (5 ) : Lavello in acciaio (5 ) : Produzione di una tromba (5 ) : Anelli d oro (5,30 ) : Dadi e bulloni (4,48 ) : Lampadari in ferro battuto (5,35 ): Produzione dell acciaio (complesso; 8 27 ) :

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