B013625 - TECNOLOGIA MECCANICA

Italiano

Caratteristiche meccaniche e tecnologiche dei materiali
Processi di fabbricazione per fusione
Processi di fabbricazione per deformazione plastica
Processi di fabbricazione per asportazione di truciolo
Processi di fabbricazione per saldatura
Elementi di organizzazione della produzione

Testi di carattere generale:

- Giusti F., Santochi M., "Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione", casa ed. Ambrosiana
- Gabrielli F., Ippolito R., Micari, F., "Analisi e Tecnologia delle lavorazioni Meccaniche", ed. McGraw Hill
- Kalpakjian S., Schmid S.R., "Tecnologia Meccanica", ed. Pearson

Testi di approfondimento:

- Smith, W.F., Hashemi, J., " Scienza e Tecnologia dei Materiali", ed. McGraw Hill
- Zompì A, Levi R., "Tecnologia Meccanica - Lavorazioni per Deformazione Plastica", ed. UTET
- Zompì A, Levi R., "Tecnologia Meccanica - Lavorazioni per Asportazione di Truciolo", ed. UTET

Scopo del corso è di fornire la conoscenza dei principali processi di lavorazione per la fabbricazione di componenti meccanici. Lo studente deve acquisire la capacità di scegliere criticamente le possibili soluzioni produttive per un dato prodotto, identificare i principali parametri per la gestione del processo e il loro effetto sulle caratteristiche del manufatto, valutare le possibili problematiche produttive, acquisire nozioni generali sulle macchine utensili e la gestione del sistema produttivo. Il corso si propone di illustrare il legame tra processo, sistema di produzione e prodotto. Il corso, a completamento della formazione teorica, prevede anche esercitazioni pratiche (numeriche, applicazioni di software dedicati, ecc.) sulla progettazione e sulla simulazione dei processi di lavorazione.
Lo studente acquisirà, con il corso, conoscenze teorico-pratiche mirate al raggiungimento di una preparazione adatta a sbocchi lavorativi in stabilimenti produttivi di aziende manifatturiere.

Lettura e comprensione di un disegno tecnico.
Notazione e significato di tolleranze geometriche e dimensionali e di rugosità superficiale. Proprietà meccaniche dei materiali. Struttura cristallina dei metalli, diagrammi di stato Fe-C, trattamenti termici delle leghe metalliche, incrudimento dei materiali metallici.
Concetti di tensione, deformazione, criteri di Tresca e Von Mises, comportamento in campo plastico: curva di flusso a freddo e a caldo.
Conoscenza del linguaggio scientifico utilizzato in campo matematico, chimico, fisico, informatico e dei materiali.
Adeguata conoscenza (livello B1) della comprensione scritta della lingua inglese.

Il corso è organizzato in: a) lezioni frontali, durante le quali vengono trattate le basi teoriche dei diversi argomenti, e b) esercitazioni in aula, in cui vengono affrontati esempi pratici di problematiche attinenti l'ambito produttivo.
Il materiale didattico è scaricabile dalla piattaforma moodle del corso (http://e-l.unifi.it). Per accedervi è necessaria la chiave di registrazione che viene fornita dal docente all'inizio del corso.

Per sostenere l'esame è necessario iscriversi on-line all'appello:
http://sol.unifi.it/prenot/prenot

Il livello di conoscenza acquisito viene valutato attraverso tre prove intermedie, svolte durante il corso, della durata di 45 min.
La prima prova tratta: tolleranze dimensionali e geometriche, rugosità, stati tensionali e deformativi, comportamento dei materiali, cerchi di Mohr.
La seconda prova è focalizzata sui processi di fonderia e di deformazione plastica.
La terza prova verte sui processi di asportazione di truciolo.

Gli studenti che non raggiungono il livello di conoscenza minimo (o non hanno sostenuto le tre prove intermedie) devono sostenere una prova scritta della durata di un'ora e mezzo ed una prova orale.
Gli studenti che, pur superando le tre prove intermedie, non si ritengono soddisfatti dall'esito finale, possono sostenere una prova orale.

1. Introduzione su argomenti trattati nel corso.
2. Teoria e tecniche di valutazione dei difetti micro-geometrici.
2.1. Introduzione alla tribologia.

3. Richiami sulle proprietà meccaniche e tecnologiche dei materiali d’interesse nei processi di fabbricazione.
3.1. Caratterizzazione meccanica e tecnologica dei materiali.
3.2. Prove tecnologiche: durezza, trazione, compressione e resilienza.
3.3. Criteri di scelta dei materiali.

4. Tipologie produttive: su commessa, a lotti, di massa, in serie.

5. Processi di fabbricazione per fusione
5.1. Colata, raffreddamento e solidificazione di una lega metallica.
5.2. Metodi di affinazione dei grani.
5.3. Il fenomeno del ritiro e relative conseguenze: cavità di ritiro e metodi per la loro riduzione.
5.4. Lo sviluppo dei gas nella solidificazione e le soffiature: genesi e rimedi.
5.5. Tensioni di ritiro nei prodotti della fonderia: tensioni transitorie e tensioni residue. Genesi e valutazione delle tensioni.
5.6. Formatura in forma transitoria (fusione in terra, microfusione, shell moulding) e in forma permanente.
5.7. Terre da fonderia e loro lavorazione. Formatura a verde e a secco. Formatura alla CO2 e formatura a guscio.
5.8. Formatura in conchiglia a gravità e sottopressione. Formatura a modello perso. Colata centrifuga dei tubi.
5.9. Difetti nei prodotti da fonderia.
5.10. Sviluppo del processo di fusione per pezzi meccanici esemplificativi.

6. Lavorazioni per deformazione plastica
6.1. Elementi di teoria della plasticità: deformabilità dei materiali e comportamento all'incrudimento. Leggi del materiale ed equazioni costitutive. Effetto della temperatura sulle lavorazioni. Lavorazioni a caldo e a freddo. Effetto della microstruttura. Attrito e lubrificazione. Effetto della pressione idrostatica. Lavorabilità. Tensioni residue.
6.2. Fucinatura e Stampaggio: Fucinatura libera. Ricalcatura piana e assialsimmetrica. Stampaggio. Programmazione degli stadi di stampaggio. Forze di fucinatura e di stampaggio. Difetti di fucinatura.
6.3. Macchine per fucinatura: magli, presse, fucinatrici, martellatrici, elettroricalcatrici ecc.
6.4. Lavorazioni massive: laminazione, estrusione, trafilatura, forgiatura.
6.5. Laminazione: Impianti di laminazione a caldo e a freddo. Relazioni geometriche nella laminazione. Analisi semplificata delle forze di laminazione. Calcolo delle forze e dei momenti applicati ai cilindri. Il controllo del laminatoio. Difetti nei prodotti della laminazione.
6.6. Trafilatura: Trattamenti preliminari. Lubrificazione. Caratteristiche e tipi di filiera. Lavorazioni di trafilatura. Analisi del processo di trafilatura. Calcolo delle forze e delle pressioni di filiera. Effetto di tiro. Lavoro di distorsione. Angolo ottimale di filiera.
6.7. Estrusione: Macchine e presse per estrusione. Estrusione continua. Analisi del processo. Deformazione, lubrificazione e difetti di estrusione. Estrusione di pezzi singoli
6.8. Lavorazioni delle lamiere: tranciatura, imbutitura, piegatura.
6.9. Tranciatura e punzonatura. Forze di estrazione del punzone. Punzoni per tranciare. Tranciatura fine.
6.10. Piegatura. Il ritorno elastico. Forze di piegatura.
6.11. Imbutitura: stato sollecitativo e analisi del processo. Prove di imbutibilità sui materiali metallici.
6.12. Sviluppo del processo di deformazione plastica per pezzi meccanici esemplificativi.

7. Lavorazioni per asportazione di truciolo
7.1. Meccanismi di formazione del truciolo e geometria del taglio.
7.2. La meccanica del taglio ortogonale. Modalità di formazione del truciolo. Il tagliente di riporto. Il modello di Pijspanen. Il fattore di ricalcamento e la deformazione nel taglio libero e ortogonale. Relazioni cinematiche nel taglio. Il cerchio di Merchant. Potenze di taglio. La teoria di Ernst Merchant e di Merchant modificata. La pressione specifica di taglio. Il fattore di rimozione del materiale. Il taglio tridimensionale.
7.3. L’attrito e gli effetti termici nel taglio. Fluidi da taglio. Truciolabilità.
7.4. Utensili: materiali e rivestimenti, usura, durata, criteri di scelta. Modelli di usura e applicazioni. Aspetti realizzativi degli utensili da taglio. Utensili a punta singola o multitaglienti.
7.5. Parametri di taglio: velocità, forze, potenze, finitura superficiale, tempi e costi di lavorazione, ottimizzazione delle lavorazioni. Legge di Taylor.
7.6. Il taglio in condizioni dinamiche.
7.7. Lavorazioni per asportazione di truciolo: tornitura, fresatura, foratura, rettifica.
7.8. La tornitura. Il tornio parallelo. Dispositivi di afferraggio del pezzo. Forze e lavorazioni di tornitura I torni da produzione. Autocentrante a comando automatico. Torni verticali. Utensili da tornio.
7.9. Foratura: utensili per forare. Forze e lavorazioni di foratura. Alesatura e alesatrici.
7.10. La fresatura: frese e fresatrici. Forze e lavorazioni di fresatura
7.11. Stozzatura e brocciatura: processo, macchine e utensili
7.12. Lavorazioni di rettificatura e finitura: le mole abrasive e le rettificatrici.
7.13. Cenni sulle macchine utensili: tornio, fresatrice, trapano, rettificatrice.
7.14. Il ciclo di lavorazione alle macchine utensili: Introduzione, scelta dei parametri e dati di partenza. la qualità nelle lavorazioni meccaniche.

8. Elementi di organizzazione della produzione: macchine stand alone, macchine transfer, celle flessibili di produzione, linee di produzione.