INDICE. 1 Introduzione e panoramica. 3 proprietà dei materiali industriali. 2 materiali per applicazioni industriali. e proprietà dei prodotti

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1 INDICE Prefazione XI I revisori XII 1 Introduzione e panoramica della produzione 1.1 Che cos è la produzione? La definizione della produzione Industrie manifatturiere e prodotti Capacità di produzione I materiali impiegati nella produzione I processi di produzione Operazioni di lavorazione Operazioni di assemblaggio Macchinari e attrezzature Organizzazione del libro 14 Bibliografia 15 Domande di ripasso 16 I Materiali per applicazioni industriali e proprietà dei prodotti 2 materiali per applicazioni industriali 2.1 Metalli e leghe metalliche Acciai Ghise Metalli non ferrosi Superleghe Ceramiche Ceramiche tradizionali Ceramiche avanzate Vetri Polimeri Polimeri termoplastici Polimeri termoindurenti Elastomeri Compositi Tecniche e classificazioni dei materiali compositi Materiali compositi 55 Bibliografia 58 Bibliografia box 59 Domande di ripasso 59 3 proprietà dei materiali industriali 3.1 Stati di sforzo e deformazione Resistenza alla trazione Proprietà di compressione Flessione e prove dei materiali fragili Proprietà di taglio Durezza Prove di durezza Durezza dei materiali Effetti della temperatura sulle proprietà meccaniche Proprietà dei fluidi Comportamento viscoelastico dei polimeri Proprietà volumetriche e di fusione Densità ed espansione termica Caratteristiche di fusione Proprietà termiche Calore specifico e conducibilità termica 87 Bibliografia 88 Domande di ripasso 89 Problemi 89 4 dimensioni, tolleranze e superfici 4.1 Quotatura e tolleranze Quote e tolleranze Altri descrittori geometrici Superfici Caratteristiche delle superfici Finitura superficiale Integrità superficiale Effetti dei processi di produzione 97 Bibliografia 98 Domande di ripasso 99

2 VI Indice Appendice A4: Misurazione di dimensioni e superfici A4.1 Strumenti di misura convenzionali 100 A4.1.1 Blocchetti pianparalleli 100 A4.1.2 Strumenti di misura per dimensioni lineari 101 A4.1.3 Strumenti di misura mediante comparazione 103 A4.1.4 Misurazioni di angoli 104 A4.2 Misurazione delle superfici 104 A4.2.1 Misura della rugosità di una superficie 104 A4.2.2 Valutazione dell integrità superficiale controllo di qualità e ispezione 5.1 Qualità del prodotto Capacità di processo e tolleranze Controllo statistico di processo Carte di controllo per variabili Carte di controllo per attributi Interpretazione delle carte Programmi di qualità nella produzione La qualità totale Sei Sigma ISO Principi di ispezione Tecnologie di ispezione moderne Macchine di misura a coordinate Visione artificiale Altre tecniche di ispezione senza contatto 125 Bibliografia 125 Domande di ripasso 126 Problemi 126 II Processi di solidificazione 6 fondamenti della colata dei metalli 6.1 Panoramica dei processi di colata Processo di colata Colata in sabbia Fusione e colata Fusione del metallo Colare il metallo fuso Analisi ingegneristica della colata Solidificazione e raffreddamento Solidificazione dei metalli Tempo di solidificazione Ritiro Solidificazione direzionale Progettazione delle materozze 142 Bibliografia 143 Domande di ripasso 144 Problemi Processi di colata 7.1 Colata in sabbia Modelli e anime Forme e produzione delle forme Colata Altri processi di colata in forma transitoria Shell molding Colata in polistirolo espanso Microfusione Colata in gesso e in ceramica Colata in forma permanente Processo base della colata in forma permanente Altri processi di colata in forma permanente Pressofusione Squeeze casting e colata di metalli semisolidi Colata centrifuga Pratica di fonderia Forni Colata, finitura e trattamento termico Qualità dei grezzi Metalli da fonderia Considerazioni sulla progettazione dei prodotti 170 Bibliografia 172 Domande di ripasso 172 Problemi processi di formatura della plastica 8.1 Proprietà dei polimeri fusi Estrusione Processo e attrezzatura Analisi dell estruso Configurazione della matrice e prodotti estrusi Difetti nell estrusione Produzione di fogli e film Stampaggio a iniezione Processo e attrezzatura Lo stampo Ritiro e difetti nello stampaggio a iniezione Altri processi di stampaggio a iniezione Stampaggio a compressione e per trasferimento Stampaggio a compressione Stampaggio per trasferimento Considerazioni sul design dei prodotti 202

3 Indice VII Bibliografia 204 Domande di ripasso 204 Problemi 205 III Lavorazione di polveri di metalli e ceramiche 9 metallurgia delle polveri, cercamiche e cermets 9.1 Produzione delle polveri metalliche Atomizzazione Altri metodi di produzione Pressatura e sinterizzazione convenzionali Miscelazione e combinazione delle polveri Compattazione Sinterizzazione Operazioni secondarie T ecniche alternative di pressatura e sinterizzazione Pressatura isostatica Stampaggio a iniezione di polveri Laminazione, estrusione e forgiatura delle polveri Pressatura e sinterizzazione combinate Sinterizzazione con fase liquida Materie prime e prodotti della metallurgia delle polveri Linee guida progettuali nella metallurgia delle polveri Lavorazione delle ceramiche e dei cermet Lavorazione delle ceramiche tradizionali Preparazione della materia prima Processi di formatura Essicazione Cottura (sinterizzazione) Lavorazione delle ceramiche di nuova generazione Preparazione dei materiali iniziali Formatura Sinterizzazione Finitura Lavorazione dei cermet Carburi cementati Altri cermet e compositi a matrice ceramica Considerazioni per la progettazione dei prodotti 236 Bibliografia 237 Domande di ripasso 238 IV Formatura dei metalli e lavorazione della lamiera 10 nozioni di base sulla formatura dei metalli 10.1 Panoramica sulla formatura dei metalli Comportamento dei materiali nella formatura dei metalli Temperature nella formatura dei metalli Attrito e lubrificazione nella formatura dei metalli 248 Bibliografia 250 Domande di ripasso 250 Problemi processi di deformazione plastica massiva dei metalli 11.1 Laminazione Analisi della laminazione piana Calibratura Laminatoi Altri processi relativi alla laminazione Forgiatura Forgiatura a stampi aperti Forgiatura a stampi chiusi con bava Forgiatura senza bava Magli, presse e matrici per la forgiatura Altri processi relativi alla forgiatura Estrusione Tipi di estrusione Analisi dell estrusione Matrici e presse da estrusione Altri processi di estrusione Difetti dei prodotti estrusi Trafilatura di fili e barre Analisi della trafilatura Consigli pratici sulla trafilatura Macchine e utensili per la trafilatura 292 Bibliografia 294 Domande di ripasso 295 Problemi Lavorazione della lamiera 12.1 Operazioni di tranciatura Cesoiatura, tranciatura e punzonatura Analisi ingegneristica del taglio della lamiera Operazioni di piegatura Piegatura a V e piegatura ad angolo retto 304

4 VIII Indice Analisi ingegneristica della piegatura Altre operazioni di piegatura e formatura Imbutitura Meccanica dell imbutitura Analisi ingegneristica dell imbutitura Altre operazioni di imbutitura Difetti nell imbutitura Altre operazioni di lavorazione della lamiera Operazioni eseguite con utensili di metallo Processi di formatura con utensili in gomma Stampi e presse per la lavorazione della lamiera Stampi Presse Operazioni di lavorazione della lamiera non eseguite su presse Piegatura per stiramento Calandratura e rullatura Imbutitura al tornio Formatura ad alta energia 325 Bibliografia 326 Domande di ripasso 326 Problemi 327 V Processi per asportazione di truciolo 13 teoria della lavorazione per asportazione di truciolo 13.1 Panoramica delle lavorazioni per asportazione di truciolo Teoria della formazione del truciolo nella lavorazione per asportazione di truciolo Il modello di taglio ortogonale Formazione del truciolo Relazioni tra le forze e equazione di Merchant Forze di taglio L equazione di Merchant Relazioni di potenza ed energia nella lavorazione per asportazione di truciolo Temperatura di taglio Metodi analitici di calcolo delle temperature di taglio Misura della temperatura di taglio 348 Bibliografia 350 Domande di ripasso 350 Problemi lavorazioni per asportazione di truciolo e macchine utensili 14.1 Forme dei pezzi nelle lavorazioni per asportazione di truciolo Tornitura Condizioni di taglio in tornitura Operazioni legate alla tornitura Il tornio parallelo Altri tipi di torni e macchine da tornitura Macchine da barenatura Foratura Condizioni di taglio in foratura Operazioni legate alla foratura Trapani Fresatura Tipi di fresatura Condizioni di taglio in fresatura Fresatrici Centri di lavoro e centri di tornitura Altre operazioni di lavorazione per asportazione di truciolo Limatura e piallatura Brocciatura Segatura Lavorazione per asportazione di truciolo ad alta velocità Tolleranze e finitura superficiale Tolleranze nelle lavorazioni per asportazione di truciolo Finitura superficiale nelle lavorazioni per asportazione di truciolo Considerazioni sulla progettazione dei prodotti nelle lavorazioni per asportazione di truciolo 388 Bibliografia 390 Domande di ripasso 391 Problemi Utensili da taglio 15.1 Vita utile degli utensili Usura dell utensile Vita dell utensile e equazione di Taylor Materiali degli utensili Acciaio rapido e suoi predecessori Leghe al cobalto Carburi sintetizzati, cermet e carburi rivestiti Utensili ceramici Diamanti sintetici e nitruro di boro cubico 409

5 Indice IX 15.3 Geometria degli utensili Forma degli utensili a punta singola Utensili a taglienti multipli Fluidi da taglio Tipi di fluidi da taglio Applicazioni dei fluidi da taglio Lavorabilità Economie delle lavorazioni per asportazione Scelta dell avanzamento e della profondità di taglio Velocità di taglio 421 Bibliografia 427 Domande di ripasso 428 Problemi rettifica e altri processi di asportazione con abrasivi 16.1 Rettifica La mola Analisi del processo di rettifica Considerazioni sull applicazione della rettifica Operazioni di rettifica e macchine da rettifica Altri processi abrasivi Levigatura (honing) Lappatura (lapping) Superfinitura (superfinishing) Lucidatura (polishing) e pulitura (buffing) 451 Bibliografia 452 Domande di ripasso 452 Problemi processi di lavorazione non convenzionali 17.1 Processi meccanici Lavorazione a ultrasuoni Processi a getto d acqua Altri processi abrasivi non convenzionali Processi elettrochimici Lavorazione elettrochimica Rimozione di bave e rettifica elettrochimiche Processi termici Processi di elettroerosione Lavorazione a fascio elettronico Lavorazione a fascio laser Processi chimici Meccanica e chimica dei processi chimici Processi CHM Considerazioni sulle applicazioni Tecniche di microfabbricazione Prodotti basati su microsistemi Tipi di dispositivi basati su microsistemi Applicazioni dei microsistemi Processi di microfabbricazione Processi di stratificazione del silicio Processo LIGA Altri processi di microfabbricazione 485 Bibliografia 487 Domande di ripasso 489 Problemi 489 VI Processi di giunzione e assemblaggio 18 concetti di base della saldatura e processi di saldatura 18.1 Panoramica della saldatura Tipi di processi di saldatura La saldatura come operazione commerciale Il giunto saldato Tipi di giunti Tipi di saldature Fisica della saldatura Densità di potenza Bilanciamento termico nella saldatura per fusione Caratteristiche di un giunto saldato per fusione Processi di saldatura Saldatura ad arco Tecnologia generale della saldatura ad arco Processi di saldatura ad arco elettrodi consumabili Elettrodi non consumabili Saldatura a resistenza Sorgente di potenza nella saldatura a resistenza Processi di saldatura a resistenza Saldatura a ossicombustibile Saldatura ossiacetilenica Altri gas nella saldatura a ossicombustibile Altri processi di saldatura per fusione Saldatura allo stato solido Considerazioni generali sulla saldatura allo stato solido Processi di saldatura allo stato solido Qualità dei giunti 533

6 X Indice Considerazioni sulla progettazione delle saldature 537 Bibliografia 538 Domande di ripasso 538 Problemi brasatura, brasatura dolce, incollaggio e assemblaggio meccanico 19.1 Brasatura Giunti brasati Metalli di apporto e fondenti Metodi di brasatura Brasatura dolce Progettazione dei giunti nella brasatura dolce Metalli di apporto e fondenti Metodi di brasatura dolce Incollaggio Progettazione del giunto Tipi di adesivi Tecniche di applicazione degli adesivi Assemblaggio meccanico Elementi di fissaggio filettati Viti, bulloni e dadi Altri elementi di fissaggio filettati Tensioni e resistenze dei giunti imbullonati Utensili per gli elementi di fissaggio filettati e loro utilizzo I rivetti Metodi di assemblaggio basati sull interferenza Altri metodi di fissaggio meccanico Inserti di stampaggio e fissaggi integrali Progettazione dell assemblaggio Principi generali della progettazione dell assemblaggio Progettazione dell assemblaggio automatico 571 Bibliografia 572 Domande di ripasso 573 Problemi 574 VII Sistemi di produzione 20 sistemi di produzione e pianificazione dei processi 20.1 Panoramica dei sistemi di produzione Impianti di produzione Sistemi di supporto alla produzione Pianificazione di processo Pianificazione di processo tradizionale Scelta di Make or buy Pianificazione di processo computer-aided Problem solving e miglioramento continuo Concurrent engineering e producibilità Design for manufacturing e Design for assembly Concurrent enegineering 593 Bibliografia 595 Domande di ripasso 595 Indice analitico 597