LABORATORIO DI TECNOLOGIA MECCANICA, Dispense di Meccanica

Scarica LABORATORIO DI TECNOLOGIA MECCANICA e più Dispense in PDF di Meccanica solo su Docsity! I.S.I.S. “Leonardo Da Vinci” PORTOGRUARO (VE) LABORATORIO DI TECNOLOGIA MECCANICA Prova n°: 2 Data: 02/12/2023 Classe: 5 Sezione: B Allievo: Tardivo Edoardo Insegnanti: Prof. Tosato Giangiacomo Prof. Seminara Giuseppe Oggetto della prova: Prova di fatica a flessione rotante. Con grafico di Gough Apparecchiature e/o Strumenti: ▪ Pistola termica ▪ Cronometro ▪ Macchina di prova alla flessione rotante “SIMPLEX” ▪ Provino ▪ Comparatori Schemi: Una parte teorica per capire che cos’è la fatica: Nella seguente prova cercheremo di tracciare il grafico di Gough con il quale potremo vedere l’andamento della fatica in un provino metallico. La fatica è la modifica delle proprietà che si hanno in un materiale per l’effetto dell’applicazione di carichi variabili, o non, nel tempo. Un materiale, quindi, potrà essere più resistente a fatica quindi resistente a ripetizioni cicliche di carichi e a diverse sollecitazioni senza danneggiarsi o rompersi. Solitamente se un elemento è poco resistente a fatica si possono verificare delle modifiche che causano una frattura (CRICCA), questa porta al cedimento della struttura e infine alla rottura. Le 4 fasi che fanno capire che un pezzo si sta rompendo a fatica sono le seguenti: − INNESCO: fenomeni di deformazione plastica localizzata causa della distribuzione delle tensioni e alle continue sollecitazioni variabili. (45°) − I° STADIO: Il primo stadio di propagazione è costituito dallo sviluppo di un taglio, cioè da una fessura che può essere influenzata dall’incrudimento e dalla dimensione dei grani. − II° STADIO: Nel secondo stadio di propagazione il la frattura si prolungherà e andrà ad occupare una grande quantità della superficie del pezzo. Si riconosce facilmente da una struttura fine e levigata (molte volte anche ossidata a causa degli agenti atmosferici) questo perché le due facce a contatto si sfregano a vicenda fino ad usurarsi. − ROTTURA: L’ultimo stadio è la rottura ovvero la struttura essendo stata ridotta notevolmente della sua sezione resistente cede bruscamente anche senza l’effetto di un carico massimo, detta proprio rottura a fatica perché brusca ed inaspettata. Questa parte si può ben notare perché è la parte granulosa dove è avvenuta una de coesione dei grani brusca. Di seguito si possono vedere delle immagini che ci mostrano come si presenta una rottura a fatica con il punto di innesco la parte liscia di propagazione e la parte granulosa della rottura brusca: Fattori che favoriscono la rottura a fatica: − Presenza di piccole soffiature, cavità di ritiro, soffiature, inclusioni − Rugosità superficiale − Effetti della corrosione − Micro cricche provocate dai trattamenti termici − Temperatura di esercizio − Numero di cicli al minuto al quale il pezzo è sollecitato − La forma geometrica dei pezzi − Filettature, scanalature, spigoli vivi, gole, ecc Fattori che aumentano la resistenza a fatica: − Buona finitura superficiale − Assenza di decarburazioni − Lavorazioni superficiali − Raccordi ampi in modo da ridurre la concentrazione di forze − Impiego di acciai privi di difetti interni − Trattamenti termici superficiali come: Cementazione, nitrurazione, tempre superficiale, … Qui di seguito sono riportati i tipi di ciclo che si possono verificare in un organo meccanico e quindi il comportamento di conseguenza: Tipo di ciclo STATICO PULSANTE PULSANTE DA ZERO Diagramm a σ max σ max σ max σ max R= (σ min/σ max) R=1 0<R<1 σmin=0 R=0 σ m σ max σ m σ m Δσ 0 ± Δσm ± Δσm ALTERNO ASSIMETRICO ALTERNO SIMMETRICO σ max σ max -1<R<0 R=-1 σ m 0 ± Δσ ± Δσ = σ max Macchina di prova alla flessione rotante “SIMPLEX”: La macchina a flessione rotante consente di eseguire test di fatica con sollecitazione alternata su provini cilindrici. A differenza degli altri sistemi, la macchina mette in rotazione il provino lungo il proprio asse applicandogli un determinato momento flettente. Provino: il provino dove si è rotto era così Comparatore: Il comparatore è uno strumento di misura utilizzato per misure di spostamento lineare. Lo strumento basa il suo funzionamento sulla lettura dello spostamento di un'asta cilindrica mobile che scorre all'interno di una guida tubolare. I numeri grandi aumentano di valore in senso orario per indicare uno spostamento in avanti dell'asta (verso l'interno), mentre i numeri in piccolo aumentano di valore in senso antiorario per indicare la direzione opposta. Presenti sul quadrante ci sono due lancette, una indica la lettura e l'altra è il contagiri. CONTROLLI PRELIMINARI: prima di procedere al compimento della prova bisogna assicurarsi che il pezzo e la macchina siano a posto. La macchina deve essere a norma ed esser stata controllata in tutte le sue parti e queste devo essere tutte funzionanti Mentre per il provino bisogna vedere la lunghezza, il materiale, che sia stato fatto nel modo corretto e che tutto corrisponda all’ eventuale normativa. I controlli al provino sì fanno per pervenire eventuali problemi che potrebbero favorire la rottura a fatica CONDOTTA DI PROVA: Come spiegato negli schemi che cos’è la fatica ed in cosa consiste la prova parliamo di cosa abbiamo visto Prendiamo e analizziamo il pezzo e la macchina e verdiamo che sia tutto a posto. Compresi comparatori, cronometro e termoscanner. Posizioniamo il pezzo e iniziamo la prova. Aggiungiamo il carico e aspettiamo il raggiungimento di un tot di giri (9000). Andiamo avanti a caricare fino all’arrivo della barra, che per continuare verrà azzerata e verranno aggiunti dei pesi (vedi foto macchina SIMPLEX). Andiamo avanti così finché non arriviamo alla rottura del pezzo. Dopo aver trovato i dati che ci servivano come frecce (QUANTO SI PIEGA IL MATERIALE ANALIZZATO), sigma e poi creato il grafico andiamo a trarre le nostre conclusioni. PROCEDIMENTO DI CALCOLO Sigma=kg*Fg= 2*9,81 (i kg cambiano in base a quale carico è, questo è un semplice esempio) fmed=fc1+fc2/2 CONCLUSIONI In conclusione, abbiamo visto che il pezzo si è rotto dove c’era il raccordo (vedi foto provino nella sezione strumenti descrizione e modalità di lettura). Vediamo che ¾ della faccia sono lisci perché, come spiegato prima, le due facce tendono a sfregarsi tra di loro e quindi allisciano tutta quella parte. Siccome quella sezione ormai levigata ha ridotto di molto la sezione del provino; esso si romperà di netto, appunto lascerà una parte rugosa data dalla de coesione dei grani che è stata brusca. Il pezzo si è rotto in prossimità del raccordo perché la rettifica di forma non è stata eseguita, bensì è stata fatta una semplice rettifica a mano e questo ha provocato dei micro-scalini che hanno portato, come nel caso degli oblò negli aerei, ad una concentrazione delle forze in quei punti facendo sì che il pezzo si rompesse. La prova di trazione è una prova irreversibile, ovvero che il provino usato non si potrà più recuperare perché rotto.