APPUNTI DI TECNOLOGIA I MATERIALI Classificazione Proprietà Ciclo di vita SCUOLA SECONDARIA DI 1 GRADO DI SAN COSTANZO IC
I MATERIALI: CLASSIFICAZIONE Si definisce materia prima il materiale come si trova in natura. I materiali possono essere classificati in: MATERIALI ROCCIOSI (rocce, sabbia, cemento, vetro) MATERIALI METALLICI (ferro, rame, alluminio, argento) MATERIALI ORGANICI (carta, legno, fibre tessili, sughero) MATERIALI SINTETICI (derivati del petrolio come la plastica) MATERIALI COMPOSITI (formati da più tipi di materiali) 02
I MATERIALI: PROPRIETA' Ogni materiale presenta differenti proprietà e caratteristiche. In particolare possiamo individuare: PROPRIETA' CHIMICO-FISICHE struttura chimica e fisica dei materiali PROPRIETA' MECCANICHE legate alla capacità di resistenza agli sforzi PROPRIETA' TECNOLIGICHE legate al comportamento del materiale durante la lavorazione 03
I MATERIALI: PROPRIETA' PROPRIETA' CHIMICO-FISICHE 1) PESO SPECIFICO Espresso in kg/dm 3 è il peso di un dmc di un determinato materiale. Acciaio 7,8 kg/dm 3 ; legno 0,8 kg/dm 3 ; terra 1,8 kg/dm 3 ; acqua 1 kg/dm 3. 2) TEMPERATURA DI FUSIONE Temperatura alla quale un materiale passa dallo stato solido a quello liquido. Acciaio 1500 C; Oro 1000 C; lava 1000 C; acqua 0 C; alluminio 660 C. 3) DILATAZIONE TERMICA Aumento (o riduzione) di alcuni materiali del proprio volume per azione del caldo (freddo). Giunti di dilazione tra rotaie, ponti ecc..
I MATERIALI: PROPRIETA' PROPRIETA' CHIMICO-FISICHE 4) CONDUTTIVITA' TERMICA Capacità di un materiale di trasportare o farsi attraversare dal calore (acciaio). Isolanti termici non trasportano calore (plastica, legno). 5) CONDUTTIVITA' ELETTRICA Capacità di un materiale di trasportare o farsi attraversare dall'elettricità (rame). Isolanti elettrici non trasportano elettricità (gomma, legno). 6) RESISTENZA CORROSIONE Capacità di un materiale di resistere all'azione degli acidi (per la pulizia mobili in legno usare solo prodotti specifici). 05
I MATERIALI: PROPRIETA' PROPRIETA' MECCANICHE 1) DUREZZA Capacità di un materiale di resistere alla penetrazione di una punta. Il materiale più duro è il diamante. 2) FRAGILITA' Un materiale è fragile quando si rompe se sottoposto ad un urto (vetro). Il vetro è DURO ma FRAGILE. 3) ELASTICITA' Un materiale si deforma se sottoposto ad una forza, ma ritorna alla forma originaria se la forza cessa (elastico).
I MATERIALI: PROPRIETA' PROPRIETA' MECCANICHE 4) RESISTENZA ALLA FATICA Capacità di un materiale di resistere a sforzi variabili senza rompersi (ammortizzatori, molle). 5) RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI - Compressione: due forze (verso opposto) che tendo a schiacciare il materiale; - Trazione: due forze (verso opposto) che tendono ad allungare il materiale; - Flessione: forza perpendicolare all'asse del materiale che tende a piegarlo; - Taglio: due forze (verso opposto) che corrono su piani paralleli tendono a tagliare il materiale; - Torsione: due forze che tendono a torcere il materiale.
Resistenza meccanica La capacità che i materiali hanno di resistere a sollecitazioni statiche è detta resistenza meccanica. Secondo la direzione di applicazione della sollecitazione semplice si distinguono : sollecitazione a trazione sollecitazione a compressione sollecitazione a flessione sollecitazione a torsione sollecitazione a taglio
Proprietà meccaniche (Resistenza meccanica) Sollecitazione semplice a trazione Un corpo si dice sollecitato a trazione quando due forze di uguale intensità sono dirette lungo l asse geometrico del corpo e tendono ad allungarlo Alcuni esempi: catene, funi, organi di sollevamento, le viti.
Proprietà meccaniche (Resistenza meccanica) Sollecitazione semplice acompressione Un corpo si dice sollecitato a compressione quando due forze di uguale intensità sono dirette lungo l asse geometrico del corpo e tendono ad accorciarlo Alcuni esempi: i pilastri e i muri degli edifici 9
Proprietà meccaniche (Resistenza meccanica) Sollecitazione semplice a flessione Un corpo si dice sollecitato a flessione quando la forza applicata tende a piegarlo o a fletterlo. La direzione della forza è perpendicolare all asse del pezzo e giace nel piano passante per l asse geometrico stesso. Alcuni esempi: travi, alberi motori, balestre, ecc.
Proprietà meccaniche (Resistenza meccanica) Sollecitazione semplice atorsione Un corpo si dice sollecitato a flessione quando è sottoposto a una forza che tende a far ruotare una sezione del pezzo rispetto alla sezione immediatamente adiacente. Le forze giacciono sul piano perpendicolare all asse del pezzo e tendono a torcerlo. Alcuni esempi: maniglie delle porte, alberi di trasmissione, morse, ecc.. 11
Proprietà meccaniche (Resistenza meccanica) Sollecitazione semplice a taglio Un corpo si dice sollecitato a tagli quando è sottoposto a una forza applicata soltanto su una parte del corpo stesso, che tende, di conseguenza, a scorrere rispetto all altra parte, mantenuta fissa da una forza contraria. Alcuni esempi: chiodature, cesoie, spine, ecc..
I MATERIALI: PROPRIETA' PROPRIETA' TECNOLOGICHE 1) DUTTILITA' Capacità di un materiale di ridursi in fili sottili (plastica/fibre tessili, rame, oro). 2) MALLEABILITA' Capacità di un materiale di ridursi in lastre sottili (oro, alluminio, plastica). 3) TEMPRABILITA' Aumento della DUREZZA di un materiale mediante trattamenti termici caldo-freddo (acciaio temprato).
I MATERIALI: PROPRIETA' PROPRIETA' TECNOLOGICHE 4) SALDABILITA' Unione di due pezzi in uno solo tramite operazione di saldatura (acciaio). 5) LAVORABILITA' Capacità di un materiale di lasciarsi lavorare da macchine e utensili. 6) STAMPABILITA' Capacità di un materiale di ricevere l'inchiostro da stampa (carta).
Proprietà Tecnologiche Svariate sono le proprietà tecnologiche. Tra le più importanti possiamo annoverare: la malleabilità la duttilità la fusibilità e colabilità la saldabilità la piegabilità la truciolabilità
Proprietà Tecnologiche La malleabilità E l attitudine di un materiale ad essere trasformato in lamine, a freddo o a caldo, mediante l azione di presse, magli o laminatoi. L aumento della temperatura aumenta la malleabilità di un materiale. Questa proprietà è sfruttata nelle operazioni di laminazione a caldo, nelle operazioni di fucinatura e in quelle di stampaggio. Laminazione I materiali malleabili devono avere alto allungamento, bassa durezza e bassa resistenza alla trazione. Fucinatura
Proprietà Tecnologiche La duttilità E l attitudine di un materiale lasciarsi trasformare in fili, senza rompersi, quando costretto a passare (per trazione) attraverso un foro di forma e dimensioni opportune. La procedura avviene a caldo L aumento della temperatura aumenta la malleabilità di un materiale. Questa proprietà è sfruttata nelle operazioni di trafilatura. Sono duttili: l acciaio dolce, l argento, l oro, l alluminio, il rame. Trafilatura
Proprietà tecnologica della duttilità matrice trafilato
Proprietà Tecnologiche La fusibilità o colabilità E l attitudine di un materiale ad essere colato allo stato liquido dentro una forma per ottenere un getto di fusione. Sono fusibili le ghise, i bronzi, gli ottoni.
Proprietà Tecnologiche La saldabilità E l attitudine di un materiale a unirsi facilmente con un altro, della stessa o di diversa natura, mediante fusione e/o aggiunta di materiale d apporto
Proprietà Tecnologiche La piegabilità E l attitudine di alcuni materiali a subire l operazione di piegatura (vedi fig.) senza rompersi o screpolarsi. 21
Proprietà Tecnologiche La truciolabilità E l attitudine di un materiale a subire lavorazioni per asportazione di truciolo, mediante l utilizzo di utensili su opportuna macchina (tornio, fresatrice, trapani, etc..).
I MATERIALI: CICLO DI VITA Il ciclo di vita è l'insieme di tutte le fasi (materia prima - produzione - distribuzione - uso - rifiuto - riciclo) di un materiale. 1-MATERIA PRIMA 2-PRODUZIONE 6-RICICLO 5- RIFIUTO 4-USO 3-DISTRIBUZIONE Riciclando i materiali come VETRO, CARTA, PLASTICA, METALLI si ottiene un risparmio di RISORSE - ENERGIA e DENARO.