temi esame tecnologia meccanica prof. bruschi, Prove d'esame di Tecnologia Meccanica

Scarica temi esame tecnologia meccanica prof. bruschi e più Prove d'esame in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologia di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 05/09/2011 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 ESERCIZIO N° 2 Una piastra di alluminio (K = 200 MPa e n = 0,2), larga w = 100 mm e spessa h0 = 10 mm, è laminata a freddo tra due rulli di raggio R = 100 mm, con una velocità di laminazione N = 100 giri/min. Calcolare la riduzione massima possibile, sapendo che il coefficiente d’attrito µ dell’operazione di laminazione è pari a 0,1. Calcolare inoltre la potenza richiesta per la laminazione qualora lo spessore finale del laminato, h1, sia pari allo spessore minimo laminabile. .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ESERCIZIO N° 3 In un’operazione di taglio a secco su alluminio con utensile di angolo di spoglia superiore pari a 10°, si trova un angolo di scorrimento di 25°. Determinare il nuovo valore dell’angolo di scorrimento se si utilizza un fluido da taglio che riduce il coefficiente d’attrito del 15%. Usando l’equazione di Taylor (semplificata) con n = 0,3, calcolare l’aumento percentuale di vita di un utensile quando si riduce la velocità di taglio del (a) 30% e (b) del 60%. Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologia di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 19/09/2011 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 Si consideri la colata in terra di un componente in alluminio eseguita secondo una delle due configurazioni alternative riportate in figura. In ogni caso, con riferimento alla figura, il pezzo è alto 15 cm, lungo 50 cm e profondo 30 cm. Il canale di colata è alto 25 cm mentre l’attacco di colata ha sezione circolare di 3 cm di diametro. Si calcoli il tempo di colata in ciascuna delle due configurazioni. ESERCIZIO N° 2 Si consideri l’estrusione indiretta di una billetta di acciaio lunga 1000 mm e di diametro pari a 200 mm. Il diametro dell’estruso è di 75 mm. Per questo acciaio K = 140 MPa, n = 0,45, C = 185 MPa e m = 0,04. Supponendo di eseguire l’estrusione a caldo e che il pistone possa arrivare ad una velocità massima di 0,36 m/min, si calcoli la potenza richiesta. Successivamente si consideri che la stessa operazione, con il medesimo estrusore e la geometria precedente, venga condotta a freddo e si determini la velocità massima del pistone a parità di potenza richiesta. ........................................………………………………………………….....…………….........…………… .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ESERCIZIO N° 3 Si consideri l’operazione di tornitura di una barra di acciaio inossidabile lunga 150 mm e avente un diametro di 40 mm. Il pezzo ottenuto è schematizzato in figura. La velocità di rotazione del pezzo è N = 400 giri/min, l’utensile ha un avanzamento di 300 mm/min e la lavorazione viene completata in un’unica passata. L’energia specifica di taglio di questo acciaio è pari a 4 W-s/mm3. Si calcoli la forza di taglio. Considerando che la durata dell’utensile utilizzato è rappresentata dalla curva “b” della figura seguente e che per questa curva l’equazione di Taylor ha un esponente n = 0,2, si calcoli la durata dell’utensile per l’operazione precedente. 75 37 40 ESERCIZIO N° 4 Si debba ridurre mediante tornitura il diametro di una barra da 75 a 72 mm. La lavorazione interessa una lunghezza pari a 150 mm. L’utensile può lavorare fino a una temperatura massima di 1400 °C. La temperatura ambiente è di 20 °C. Si calcoli la potenza necessaria per eseguire l’operazione considerando le seguenti proprietà del materiale lavorato: Temperatura di fusione (Tm) = 1668°C Densità (ρ) = 4510 kg/m3 Calore specifico (cp) = 519 J/kg-°C Conducibilità termica (λ) = 17 W/m-°C Energia specifica di taglio (u) = 3.0 W-s/mm3 .......................................………………………………………………….....…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ESERCIZIO N° 5 Si consideri la produzione di una carrozzeria d’automobile in lega ferrosa mediante saldatura a resistenza elettrica di due lamiere spesse (entrambe) 1,5 mm. Considerando i dati sotto riportati, si calcoli il tempo richiesto per ciascuna saldatura. Si calcoli inoltre il costo dell’energia elettrica necessaria per un anno di produzione. Diametro dell’elettrodo: 6 mm Rendimento del processo: 35% Densità della lega: 7200 kg/m3 Temperatura ambiente: 20°C Resistività della lega: 11,8 x 10-6 Ω-m Intensità della corrente: 2000 A Calore specifico della lega: 0,465 kJ/kg-°C Numero di saldature per auto: 1200 Calore latente di fusione della lega: 272 kJ/kg Numero di auto prodotte in un anno: 50000 Temperatura di fusione della lega: 1425°C Costo dell’energia elettrica: 0,1099 €/kWh .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ESERCIZIO N° 2 4oho Uno spezzone della lamiera dopo laminazione dell'esercizio n° fviene tranciata e piegata. Indicare quale è il minimo raggio di piega ottenibile (vedi tabella dell'esercizio n° 1) e il raggio dopo ritorno elastico, conoscendo le seguenti caratteristiche della lega: E=69 GPa, Y=240 MPa. ESERCIZIO N° 3 Ael£ | Una billetta cilindrica di diametro 30 mm e altezza 30 mm viene forgiata a freddo fino ad una altezza di 20 mm. Il materiale ha legge di comportamento 0=400°?. Si ha a disposizione una pressa da 100 t. Verificare la fattibilità dell'operazione su tale pressa (i) quando condotta in assenza di attrito e (i) quando condotta con un lubrificante di u=0.1.  ESERCIZIO N° 4 \ Jolio Una tazza dal fondo piatto di diametro interno 70 mm e altezza 50 mm deve essere imbutita da uno spezzone di lamiera di 3 mm di spessore. Determinare il diametro necessario per lo spezzone di lamiera, ipotizzando che lo spessore della lamiera rimanga costante durante l’imbutitura. E' possibile realizzare il processo nel caso il materiale della lamiera sia una lega di alluminio e nel caso sia una lega di titanio? Perché? | da g E zo 40 Copper, se ____brass, gt 2 aluminum Steel rato” cenato Titanium | ! € DIANA ADIAL feno to ivou de iliiiivone hemze tie bai | eu ® 240 Si consideri un'operazione di taglio ortogonale di un pezzo d'acciaio, condotta con i seguenti parametri: profondità di passata ty=0.25 mm; larghezza del taglio w=3 mm; angolo di spoglia superiore a=25°. Si determini la tensione tangenziale sul piano di scorrimento considerando i valori misurati per la forza di taglio F.=1156N e la forza di repulsione F=267N. ESERCIZIO N° 5 D S& pnd droni need LR Z4 di wR  ESERCIZIO N° 6 Taro = 204 Si consideri la tornitura di una barra in lega di magnesio di diametro iniziale pari a 75 mm. Si supponga di ridurre il diametro di 4 mm in una sola passata adottando un avanzamento di 0.3 mm per una lunghezza (assiale) complessiva di 125 mm. Si determini la massima velocità di rotazi drin | (in-giri/min) a partire dai seguenti dati: energia specifica di taglio u=0.5 W-s/mm® densità p=1745 kg/m?; temperatura di fusione T=650 °C; calore specifico cp=1025 J/Kg-°C; conducibilità termica A=154 W/m-°C; massima temperatura di lavoro dell'utensile Tma=1230 °C. Nacua YA. Base. tenda DI Meroni... A AF po REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIA MECCANICA * Completare l'intestazione con cognome, nome e n° matricola. * Siraccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESO IN CONSIDERAZIONE. * Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice. *. Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova. * Chi consegna senza ritirarsi cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti. * (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello. *. TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Stefania Bruschi, Giovanni Lucchetta  ESERCIZIO N° 5 Si consideri la tornitura cilindrica in 1 passata di una barra in C40 da diametro iniziale di 40 mm a diametro finale di 36 mm. Si adotta un avanzamento di 0.5 mm/giro. Utilizzando opportunamente le tabelle sottostanti, si calcoli l’MRR e la potenza necessaria per eseguire l’operazione. Nel caso di utensile usurato, fare una stima della potenza necessaria. Supponendo di utilizzare un utensile in carburo di costanti C=300 m/min e n=0.3, determinare la velocità di taglio che è necessario adottare per avere una vita dell’utensile pari a 60 minuti. SPECIFIC ENERGY MATERIAL W-s/mm3 hp-min/in3 Aluminum alloys Cast irons Copper alloys High-temperature alloys Magnesium alloys Nickel alloys Refractory alloys Stainless steels Steels Titanium alloys 0.4-1.1 1.6-5.5 1.4-3.3 3.3-8.5 0.4-0.6 4.9-6.8 3.8-9.6 3.0-5.2 2.7-9.3 3.0-4.1 0.15-0.4 0.6-2.0 0.5-1.2 1.2-3.1 0.15-0.2 1.8-2.5 1.1-3.5 1.1-1.9 1.0-3.4 1.1-1.5 * At drive motor, corrected for 80% efficiency; multiply the energy by 1.25 for dull tools. REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE DEI MATERIALI AEROSPAZIALI • Completare l’intestazione con cognome, nome e n° matricola. • Si raccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESO IN CONSIDERAZIONE. • Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice. • Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova. • Chi consegna senza ritirarsi cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti. • (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello. • TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Stefania Bruschi, Giovanni Lucchetta Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologie di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 05/02/2013 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 Da una prova di trazione effettuata su un provino assialsimmetrico si ottengono come dati di rottura ε = 125 % e σ = 2063 MPa. Si trovino in tali condizioni (usando il criterio di Von Mises): 1) la tensione equivalente σeq 2) le tensioni σ1, σ2, σ3 3) le deformazioni ε1, ε2, ε3 .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ESERCIZIO N° 2 I dati seguenti sono presi da una prova di trazione: Δl [mm] F [N] 0 1600 0,2 2500 0,8 3000 2 3600 4 4200 6 4500 8,6 4600 9,8 3300 Noti: · Il carico di rottura Fmax = 3300 N · La lunghezza iniziale del provino l0 = 20 mm · L’area della sezione iniziale A0 = 5,6 mm2 · L’area della sezione di rottura Af = 1,6 mm2 Calcolare i punti delle curve (σ , e ) e (σ , ε ). .......................................………………………………………………….......…………….........…………… .......................................………………………………………………….......……………......... …………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… .......................................………………………………………………….......……………......... …………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ESERCIZIO N° 6 Un tornio parallelo è attrezzato con utensili in carburo (n = 0,25) e viene utilizzato per la sgrossatura di barre in C40 da Φ 32 a Φ 28. Con una velocità di rotazione corrispondente a 1500 giri/min si ottiene una durata degli utensili pari a 45 minuti. Ora si vuole utilizzare la macchina utensile per una nuova commessa che richiede la lavorazione di uno spezzone di barra lungo 700 mm da Φ 36 a Φ 32. Si calcoli la durata dell’utensile corrispondente ad una velocità di taglio di 278 m/min. REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE DEI MATERIALI AEROSPAZIALI • Completare l’intestazione con cognome, nome e n° matricola. • Si raccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESO IN CONSIDERAZIONE. • Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice. • Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova. • Chi consegna senza ritirarsi cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti. • (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello. • TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Giovanni Lucchetta 1 Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : ................ Tecnologia Meccanica prova scritta – 22 giugno 2007 cognome: .............................................. nome: .................................. matr.n°:................../ ….. 1) Una billetta di acciaio AISI 1045 di diametro d0=50 mmm ed altezza h0=50 mm è compressa a freddo fino all’altezza h1=10 mm, utilizzando una pressa idraulica di velocità v=80 mm/s. Tale materiale ha K=950 MPa ed n=0.12. Considerando di essere in condizioni di perfetta lubrificazione, calcolare la forza necessaria per eseguire l’operazione. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 2) Una biella viene fusa in un getto con l’estremità minore di diametro 80 mm e altezza 50 mm. Il componente viene alimentato dall’estremità maggiore, mentre una materozza fredda viene posizionata all’estremità minore. Per assicurare la buona riuscita del processo, si calcolino le dimensioni di una materozza con rapporto h/d=1.2, che impiega il 50% in più per solidificare rispetto all’estremità minore. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 2 3) Un piatto in lega di alluminio di larghezza w pari a 305 mm viene laminato da spessore pari a 20.32 mm a spessore di 15.24 mm. I rulli utilizzati hanno diametro di 1016 mm e ruotano a 100 giri/minuto. La legge di flusso plastico del materiale è σ=137ε0.2. Determinare (i) la forza di laminazione, e (ii) la potenza richiesta per l’operazione. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 4) Stimare il rapporto limite di imbutitura (limiting drawing ratio LDR) nel caso di uno stiramento del lamierino pari al 23% nella sua lunghezza ed una riduzione di spessore del 10%. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 5) Un acciaio AISI 4340 viene tornito con un utensile in HSS con un angolo di spoglia superiore è pari a 8°. Lo spessore del truciolo in deformato è 0.3 mm, la profondità di passata è 1.5 mm e la velocità di taglio è 0.6 m/s. Lo spessore del truciolo misura 0.48 mm. Calcolare il rapporto di taglio e l’angolo di taglio. Stimare la potenza richiesta (l’energia specifica richiesta per tagliare un acciaio AISI 4340 è 2.4 Ws/mm3) e la forza di taglio. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 1 Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : ................ Tecnologia Meccanica prova scritta – 13 luglio 2007 cognome: .............................................. nome: .................................. matr.n°:................../ ….. 1) Un provino di ottone ricotto di diametro iniziale pari a 12,8 mm resiste ad un carico massimo a trazione (UTS) di 534 kN, in corrispondenza del quale l’area iniziale della sezione del provino si è ridotta del 40 %. Se un secondo provino, identico al primo, fosse caricato fino ad una deformazione pari a n/2 (n è l’esponente di incrudimento), che carico sarebbe necessario per raggiungere questa condizione? ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 2) Si calcoli il raggio di curvatura di uno stampo necessario per realizzare un raggio di curvatura finale di 254 mm in una lamiera d’acciaio spessa 0,8 mm. Si assuma Y = 269 MPa ed E = 207 GPa. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 2 3) Una lamiera di larghezza pari a 130 mm e spessore 1,9 mm deve essere laminata in una passata fino ad uno spessore di 1,3 mm, mediante un laminatoio con rulli del diametro di 203 mm. Il valore di µ è 0,1 e la tensione media di flusso plastico è pari a 137,9 MPa. Si calcoli la pressione media sui rulli e lo spessore minimo al quale la lamiera può essere laminata. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 4) Calcolare la forza necessaria per estrudere un alluminio 1100-O da un diametro di 150 mm ad un diametro di 5 mm. Si assuma che il lavoro ridondante sia pari al 40 % del lavoro ideale di deformazione e che il lavoro speso per vincere le forze d’attrito sia pari al 25 % del lavoro di deformazione totale (K = 180 MPa, n = 0,2) ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 3 5) Un operazione di taglio ortogonale viene effettuata su di un materiale che presenta una resistenza a taglio pari a 345 MPa. L’angolo di spoglia superiore dell’utensile è α = 20°, la velocità di taglio è v = 0,51 m/s, lo spessore del truciolo in deformato è t0 = 0,381 mm e la larghezza del taglio è w = 3,81 mm. Il rapporto di taglio è r = 0,5. Si determini l’angolo di taglio, la forza di scorrimento (shear force), la forza di taglio (cutting force), la forza trasversale (thrust force) e la forza d’attrito. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 6) Una punta di diametro pari a 13 mm viene utilizzata per forare con una velocità di rotazione di 200 giri/min. Se l’avanzamento è 0,13 mm/giro, si calcoli il MRR. Quant’è il MRR se il diametro della punta viene triplicato. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 3) In una prova di taglio ortogonale, effettuata con utensile avente angolo di spoglia superiore a = -10°, la forza di taglio e trasversale sono risultate rispettivamente: Fo = 3600 N; F1 = 2100 N. Determinare il coefficiente di attrito p. Assumendo il criterio di Lee e Shaffer determinare il valore del rapporto 0/7. 4) Si deve tornire un cilindro avente lunghezza L = 1000 mm e diametro d = 400 mm, con un avanzamento f = 0.2 mm/giro. Determinare la massima velocità di taglio adottabile v. affinché non si debba sostituire l’utensile durante la lavorazione. Le costanti di Taylor siano: C = 200 e n= 0,167.  5) Una billetta di dimensioni iniziali 25.4 mm x 25.4 mm x 254 mm viene forgiata in stampo aperto a dimensioni finali 12.7 mm x 50.8 mm x 254 mm. Si assume un coefficiente di attrito pari a 0.08 e la legge di comportamento del materiale o = 1015e°'” MPa. Due presse diverse sono a disposizione per questa operazione: una pressa idraulica con carico massimo di 5 MN ed una meccanica con carico massimo di 20 MN. (i) Calcolare il valore assoluto delle 3 deformazioni reali per l'operazione: (ii) assumendo assenza di attrito, scegliere quale pressa è idonea per eseguire l'operazione; (ii) assumendo attrito all'interfaccia, schematizzare l'andamento delle pressioni sulle superficie dello stampo; (iv) assumendo attrito all'interfaccia, scegliere quale pressa è idonea. 6) Si programmi una fresatura periferica con fresa a denti dritti avente diametro D = 40 mm e numero di denti z = 7. La velocità di taglio deve essere v. = 28 m/min. L'avanzamento per dente deve essere f, = 0.4 mm/dente. Si determini la velocità di avanzamento v; e lo spessore medio (approssimato) del truciolo, adottando una profondità a, = 2 mm.  1 Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : ................ Tecnologia Meccanica prova scritta – 24 settembre 2007 cognome: .............................................. nome: .................................. matr.n°:................../ ….. 1) Un provino per test di resistenza a trazione presenta un diametro iniziale pari a 13 mm. Dalla prova si ottengono i seguenti risultati: carico di snervamento Y = 17,8 kN, riduzione d’area ∆A = 20%. Si calcoli la tensione di snervamento. Dopo aver completato il test veniamo informati del fatto che il materiale del provino era stato precedentemente lavorato a freddo (deformato plasticamente). Assumendo che per tale materiale allo stato ricotto valga il modello σ = K εn, con n = 0,45, si calcoli la deformazione indotta dalla lavorazione a freddo ed il valore di K. 2) In uno stampo in terra viene colato dell’alluminio. Il livello del metallo nel bacino di colata è più elevato di 250 mm rispetto a quello del metallo nello stampo. Il canale di distribuzione (runner) è circolare con un diametro di 10 mm. Si calcoli la velocità di riempimento e la portata e si determini se il flusso sia turbolento o laminare. 4 REGOLE per PROVE SCRITTE • Completare l’intestazione con cognome, nome e n° matricola. • Le risposte, sia nella forma di testo che di schemi, vanno date in forma SINTETICA e CHIARA. Chiarezza e sintesi sono elementi di merito nella valutazione. • Si raccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESO IN CONSIDERAZIONE. • Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice. • Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova. • Chi consegna senza ritirarsi (ci si ritira non consegnando il compito) cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti. • (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello. • La data di pubblicazione in bacheca dei risultati della prova e la data di correzione e verbalizzazione dell’esame saranno rese note in bacheca elettronica. 1 Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : ................ Tecnologia Meccanica prova scritta – 17 giugno 2008 cognome: .............................................. nome: .................................. matr.n°:................../ ….. 1) Una provetta per prove di trazione monoassiale è costituita da un materiale il cui comportamento è rappresentato dall’equazione εσ −−= meY (dove Y è la tensione di snervamento e m è una costante del materiale). Si determini la deformazione (true strain) alla quale inizia la strizione. All’’insorgere della strizione σ ε σ = d d . Sostituendo εσ −−= meY , ε ε ε − − −= − meY d meYd )( εε −− −= meYme Yme =−ε2 Y me 2=ε ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Y m2lnε 2) Si consideri il processo di ricalcatura di una billetta rettangolare di acciaio ricotto (K = 1015 MPa, n = 0,17) a temperatura ambiente. Le sue dimensioni iniziali sono 100 mm (altezza) x 300 mm (larghezza) x 1000 mm (lunghezza, entrante nel foglio). L’altezza finale è pari a 60 mm. Il coefficiente di attrito è pari a 0,1. Utilizzando il metodo dello slab e assumendo una condizione di deformazione piana, si determini la pressione nel punto A. Qual è la massima tensione/pressione sopportata dallo stampo? 2 V1 = V2 => 100 x 300 x 1000 = 60 x 2a x 1000 => a = 250 mm Y’= 1,15 Yf = 1.15 Kεn = 1.15 x 1015 x (ln(100/60)) 0,17 = 1041 MPa P = Y’e2μ(a-x)/h = 1041 x e 2 x 0,10 x (250 - 250 / 2) / 60 = 1579 MPa σy-max = Pmax = Y’ e2μa/h = 1041 x e2 x 0,10 x 250 / 60 = 2395 MPa 3) Un pezzo di lamiera lungo 381 mm con una sezione di area 127 mm2 è sottoposto a trazione con una forza, F, fino a un angolo α = 20°. Dalla curva tensione-deformazione si ha σ = 689ε0,3. (a) Calcolare il lavoro totale speso, ignorando gli effetti di estremità e la piegatura. (b) Qual è il valore di αmax prima che inizi la strizione? en 381 e0,3 31.5 J/cm3 1524 J 513 mm 513 mm Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologia Meccanica prova scritta del 07/07/2008 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ IAS DOMANDA N° 1 I dati seguenti sono presi da una prova di trazione su un provino in acciaio inossidabile: Carico, P (kN) Allungamento, (mm) 7 0,00 11 0,04 14 0,14 16 0,35 19 0,71 21 1,06 21,5 1,12 21,3 1,26 Dati A0 = 1,4224 mm 2, Af = 0,4064 mm 2, l0 = 50 mm, si diagrammi la curva tensione reale – deformazione reale per il materiale. ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ...................................…………………………………………………..........…………….........……………… DOMANDA N° 2 Una lamiera di acciaio con spessore di 0,1 mm è piegata con un raggio di 12,5 mm. Assumendo che la sua tensione di snervamento sia Y = 275 MPa e il modulo sia E = 210000 MPa, calcolare (a) il raggio del particolare dopo che è stato piegato e (b) l’angolo di piegatura richiesto per avere una angolo finale di 90°. a. La formula appropriata è l’equazione , dove 164,0 )1,0)(210( )275)(5,12(  Et YRi , 526,01)164,0(3)164,0(4 3  f i R R . mmRf 8,23526,0 5,12  b. Per calcolare l’angolo richiesto si utilizzi l’equazione          171 1 1,0 5,122 1 1,0 8,232 90 1 2 1 2 t R t R i f fi  DOMANDA N° 3 Dovete ricalcare una billetta di sezione rettangolare di dimensioni iniziali pari a 1000 x 500 x 2000 mm (larghezza x altezza x lunghezza). La riduzione di altezza è pari al 30% e viene eseguita ad una velocità di 1,5 m/min. Il comportamento del metallo forgiato è descritto dai seguenti parametri: K= 315 MPa, n = 0,54; C = 450 MPa ed m = 0,1. Il coefficiente di attrito è pari a 0,5. La pressa ha una potenza di 40 MW. Ritenete più opportuno forgiare a caldo o a freddo? Fornite una completa valutazione quantitativa a supporto della vostra scelta. ..................................…………………………………………………...........…………….........………………............... ...............................…………………………………………………..............…………….........………………............... ..................................…………………………………………………...........…………….........………………............... ...............................…………………………………………………..............…………….........………………............... ......................................………………………………………………….......…………….........………………............... ........................................………………………………………………….....…………….........………………............... ..................................…………………………………………………...........…………….........………………............... ...............................…………………………………………………..............…………….........………………............... ...................................…………………………………………………..........…………….........………………............... ..................................…………………………………………………...........…………….........………………............... ........................................………………………………………………….....…………….........………………............... ..................................…………………………………………………...........…………….........………………............... ...............................…………………………………………………..............…………….........………………............... ...................................…………………………………………………..........…………….........………………............... ......................................………………………………………………….......…………….........………………............... DOMANDA N° 4 Dovete estrudere a freddo un cilindro da un diametro iniziale (D1) di 500 mm ad un diametro finale (D2) di 200 mm. La billetta ha una lunghezza iniziale di 3000 mm. Il materiale ha K = 350 MPa, ed n = 0,15. L’estrusore lavora in un intervallo di potenza tra i 25 ed i 35 MW. La matrice può sopportare una pressione massima di 10 GPa ed ha un angolo (α) di 90°. Si determini l’intervallo di velocità di estrusione possibili per questa operazione. .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… .............................…………………………………………………..............…………….........……………… DOMANDA N° 5 Dovete spianare un grezzo di acciaio. La spianatura è una operazione di taglio ortogonale. Lo spessore iniziale del metallo è pari a 75 mm mentre quello finale è 70 mm. L’utensile è largo 26 mm e può lavorare ad una temperatura massima di 1300 °C. L’acciaio ha le seguenti caratteristiche: temperatura di fusione = 1400 °C, densità = 7000 kg/m3, calore specifico = 475 J/kg-°C, energia specifica di taglio = 6 W-s/mm3. Si determini la forza di taglio. Dall’equazione   3/1 0 / 4.0                ck tV c u T  , supponendo una temperatura ambiente di 20°C,   3/139 4757000/36 105 4757000 106 4.01280                  V da cui V = 12.1 mm/s MRR = V x w x t0 = 12.1 x 26 x 5 = 1573 mm 3/s P = u x MRR = 6 x 1573 = 9438 W F = P / V = 9438 / 0.0121 = 780 kN Oppure, considerando che F = P / V = u x MRR / V = u x V x w x t0 / V F = u x w x t0 = 6 x 26 x 5 x 1000 = 780 kN DOMANDA N° 6 Si assuma che in un composito a matrice epossidica rinforzato con fibre longitudinali di grafite vi sia il 20% di fibre e che queste abbiano una resistenza di 2500 MPa e un modulo elastico di 300 GPa. La resistenza della matrice epossidica è pari a 120 MPa e il suo modulo elastico è di 100 GPa. Si calcoli (a) il modulo elastico del composito e (b) la frazione del carico supportata dalle fibre. Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologia Meccanica prova scritta del 05/09/2008 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ IAS PROBLEMA N° 1 Un provino cilindrico di diametro pari a 25 mm e alto 25 mm è stato compresso da un peso di 90 kg che cade da una certa altezza. Dopo la deformazione, si trova che l’incremento in temperatura nel provino è pari a 200 °C. Assumendo che non ci sia nessuna dispersione di calore e che l’attrito sia nullo, si calcoli l’altezza finale del campione, utilizzando i soliti dati per il materiale: K = 200 MPa, n = 0,5, densità = 7 kg/dm3 e calore specifico = 1,256 kJ/kg·K. 93 107584,12001256107 ×=⋅⋅×=Δ= Tcu ρ J/m3 ( ) 582,51 1 1 1 = + =⇒ + = + + n n K nu n ku εε 094,0ln 00 ==⇒⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = εε e hh h h f f mm Problema N° 2 Dovete estrudere a freddo un cilindro da un diametro iniziale (D1) di 500 mm ad un diametro finale (D2) di 200 mm. La billetta ha una lunghezza iniziale di 3000 mm. Il materiale ha K = 350 MPa, ed n = 0,15. L’estrusore lavora in un intervallo di potenza tra i 25 ed i 35 MW. La matrice può sopportare una pressione massima di 10 GPa ed ha un angolo (α) di 90°. Si determini l’intervallo di velocità di estrusione possibili per questa operazione. 25,62 2 2 1 == D DR 83,1ln == Rε 8,610 1 1 = + == + n kup nε MPa oppure 5036 500 3000225,6ln7,12,3332ln7,1 0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅+=⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ += D LRYp MPa 196350 4 2 1 0 =⋅= DA π mm2 12010196350108,610 660 =×⋅×=⋅= −ApF MN oppure 98910196350105036 660 =×⋅×=⋅= −ApF MN 3,0 10120 1035 6 6 max max =× × == F Pv m/s oppure 035,0 10989 1035 6 6 max max =× × == F Pv m/s 2,0 10120 1025 6 6 min min =× × == F Pv m/s oppure 025,0 10989 1025 6 6 min min =× × == F Pv m/s PROBLEMA N° 3 Con riferimento alla prova di compressione dell’anello, un provino con altezza h1 = 10 mm, diametro esterno De1 = 30 mm e diametro interno Di1 = 15 mm viene compresso fino a ottenere una riduzione di altezza del 50%. Determinare il coefficiente d’attrito, μ, e il fattore d’attrito, m, se il diametro esterno al termine della deformazione risulta pari a De2 = 39 mm. Per la costanza del volume ( ) ( )2222221211 44 DiDehDiDeh −=− ππ ( ) 132121 2 12 22 =−−= DiDeh hDeDi mm %3,13 1 21 = − Di DiDi Dai grafici μ = 0,09 ed m = 0,3 PROBLEMA N° 4 La costante C della legge di Chvorinov è pari a 3 s/mm2 nel caso di un getto cilindrico di diametro 75 mm e altezza 125 mm. Stimare il tempo necessario per una solidificazione completa. La forma può essere rotta senza danneggiare il componente quando la pelle solidificata è ad almeno 20 mm. Supponendo che il cilindro si raffreddi in modo uniforme, quanto tempo deve passare prima di rompere la forma dopo aver colato il metallo fuso? 624 38288 5522333 22 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛=⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= S VCt s Per una pelle solidificata di 20 mm ( ) ( ) 470454)20(35 4 21253575 4 )20( 4 2 4 222222 =+−=+−= ππππ iie DhDDV mm 3 38288 4 2 2 =+= ee DhDS ππ mm2 453 38288 4704543 22 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛=⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= S VCt s PROBLEMA N° 5 Una barra di acciaio inossidabile lunga 150 mm e con un diametro di 38 mm deve essere portata ad un diametro di 37 mm mediante lavorazione al tornio. L’utensile è realizzato in HSS ed ha un angolo di spoglia superiore di 10°. Assumendo un coefficiente di attrito tra l’utensile e il materiale pari a 0,5, si calcoli il valore dell’angolo di scorrimento, φ. Si assuma inoltre che il pezzo ruoti a N = 400 giri/min, che la velocità di avanzamento dell’utensile lungo la barra sia pari a 305 mm/min e che la lavorazione venga compiuta in una sola passata. Si calcoli la forza di taglio assumendo che l’energia specifica per la tornitura dell’acciaio sia pari a 3,1 J/mm3. β = arctan(0,5) = 26,6° φ = 45° + α/2 - β/2 = 45° + 10°/2 – 26,6°/2 = 36,7° w = (Di – Df)/2 = 0,5 mm f = (305 mm/min)/(400 giri/min) = 0,763 mm V = (Di + Df)/2 * π * N = (38 + 37)/2 * π * 400 = 47124 mm/min = 0,7854 m/s MRR = V * f * w = 47124 * 0,763 * 0,5 = 17978 mm3/min = 300 mm3/s P = MRR * specific energy = 300 * 3,1 = 930 W Fc = P/V = 930/0,7854 = 1,184 kN PROBLEMA N° 6 Con riferimento al Problema precedente, si calcoli lo spessore del truciolo e la sua velocità. La durata del materiale dell’utensile (HSS) è rappresentata in funzione della velocità di taglio dalla curva b del diagramma seguente: Ciusnfa ESERCIZIO N° 3 Per laminare a freddo un piatto di Al-1100 (K = 140 MPa, n = 0,25) da 25 mm a 20 mm di spessore si impiega un laminatoio in cui ciascun rullo è in grado di esprimere una potenza di 764 kW a 100 giri/min. Il laminatoio è dotato di un sistema di lubrificazione in grado di ridurre l'attrito a valori trascurabili. Il diametro dei rulli è pari a 60 cm. Si determini la larghezza massima di un piatto che possa essere la minato a piena potenza. ESERCIZIO N° 4 Si debba ottenere una scanalatura larga 25 mm e profonda 4 mm su di un piatto di rame mediante fresatura. Il pezzo avanza con una velocità di 1 mm/s e la scanalatura verrà eseguita in un'unica passata. La fresa ha 16 denti, ruota a 40 giri/min, ha una larghezza di 25 mm e un diametro di 100 mm. Calcolare la potenza necessaria per eseguire la lavorazione considerando un'energia specifica di taglio u = 2,5 W-s/mm'®. Si calcoli inoltre la temperatura all'interfaccia tra utensile e pezzo considerando una temperatura ambiente pari a 20 °C e i seguenti dati per il materiale: p= 8970 kg/m, c = 385 J/kg-°C, A = 393 W/m-°C. Per calcolare l'incremento di temperatura si impieghi la formula L AT (1) dove v è la velocità di taglio e to la profondità di passata nel modello di taglio pe \a ortogonale.  ESERCIZIO N° 5 Un'operazione di taglio ortogonale è condotta nelle seguenti condizioni: profondità di passata = 0,5 mm, larghezza di taglio = 2.5 mm, rapporto di taglio = 0,3, velocità di taglio = 1,5 m/s, angolo di spoglia superiore = 0°, forza di taglio = 890 N, forza di repulsione = 667 N, densità del materiale del pezzo = 7197 kgim?, calore specifico del materiale del pezzo = 1089 J/kg*K. Si assuma che (a) il calore sia generato nel piano di scorrimento e all'interfaccia truciolo-utensile, (b) la conducibilità termica dell'utensile sia pari a zero e non si abbia trasferimento di calore all'ambiente, (c) la temperatura sia uniforme in tutto il truciolo. Se l'aumento di temperatura dell'UBnSigà di 86 K, si calcoli la percentuale di energia dissipata nel piano di scorrimento che va nel pezzo.  ESERCIZIO N° 6 Si consideri la tornitura della superficie esterna di uno specchio cilindrico di diametro pari a 350 mm. Fi 18,43, um. L'utensile non può essere impiegato a temperature superiori ai 1320 °C. La temperatura ambiente è pari a 21 °C e l'energia specifica di taglio per questo materiale è u = 3,5 W-s/mm®. Per calcolare l'incremento di temperatura si impieghi la formula dell'esercizio 4. Si determinino i valori più appropriati per l'avanzamento e per la velocità angolare di rotazione del pezzo. Per tale superficie la media aritmetica della rugosità R, = = 150 nm. Il raggio dell'utensile r = 50 ll Riturtato Sost Rive para ME kr sofòo ImMeGATi +» Da pet du’ ErNiReiza se NA Now CERANO VEpotruri REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIA MECCANICA * Completare l'intestazione con cognome, nome e n° matricola. e Siraccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESA IN CONSIDERAZIONE.. * Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice. e Nonè consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova. * Chi consegna senza ritirarsi (con una R a tutta pagina nella prima pagina) cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti. # (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello. * TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Giovanni Lucchetta  ESERCIZIO N° & Ep= BooGl Si consideri un composito costituito da fibre di rinforzo carisato CORE ER Se la tensione massima ammissibile per le fibre è pari a 200 MPa e la resistenza della matrice è di 50 MPa, quanto dovrebbe valere la rigidezza della matrice affinché le fibre e la matrice si possano rompere simultaneamente? ESERCIZIO N° 6 Della polvere di rame grossolana viene compattata con una pressa meccanica a una pressione di 276 MPa. Nel corso della sinterizzazione, il verde ritira di un ulteriore 8%. Qual è ia densità finale del componente? MPa Densità (grem?) E Porca i mame, ia Tue fonema sa sana Lo Polvere ci farro. fee d Ò E #0 so #0 100 Pressione di comparazione Ilonssin*)  Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologie di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 14/06/2010 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 La deformazione di una lega di alluminio AA-1100 ricotta è descritta dalla legge di Hollomon (K = 140 MPa e n = 0,25). Se una barra lunga 10 cm di questo materiale viene trafilata da un diametro di 12,7 mm ad un diametro di 11,5 mm, si calcolino: (a) il lavoro ideale richiesto per unità di volume; (b) la tensione media durante la deformazione; (c) la tensione massima applicata. ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… .................... ..............…………………………………………………...........…………….........………………...................... ................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ...................................…………………………………………………..........…………….........……………… ESERCIZIO N° 2 Un metallo con una temperature di fusione di 700 °C viene colato in una forma in terra che si trova inizialmente a 30 °C. Quanto spessa deve essere la forma per poter essere considerata semi-infinita 5 minuti dopo aver colato il metallo? Per una forma in terra, cm = 1.16 J/g°C, ρm = 1500 kg/m 3, km= 0.6 W/m°C. ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ...................................…………………………………………………..........…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ...................................…… ……………………………………………..........…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ESERCIZIO N° 3 Un semilavorato in bronzo (K = 720 MPa, n = 0.46) viene laminato a freddo. La sua sezione rettangolare è larga 10 cm ed ha uno spessore iniziale di 1 mm. Una riduzione del 30% in altezza viene eseguita in una sola passata su di un laminatoio con rulli da 150 mm di diametro, ad una velocità di ingresso di 0,8 m/s. Un olio minerale (μ ≈ 0.1) viene utilizzato come lubrificante. Si calcoli: (a) la forza di laminazione e (b) la potenza di laminazione richieste. ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ...................................…………………………………………………..........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… .....................................………………………………………………….......…………….........……………… ESERCIZIO N° 4 Un pezzo di lamiera deve essere piegato utilizzando uno stampo di tipo “wiping”, come riportato in figura. Il metallo ha un modulo di elasticità di 200 GPa, una tensione di snervamento di 350 MPa e un UTS di 500 MPa. Si calcoli il raggio finale dovuto al ritorno elastico e la forza richiesta per effettuare l’operazione se il raggio di curvatura dello stampo è pari a 10 mm. ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ..................................…………………………………………………...........…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… rad/s = 101,9 giri/min 101,9 5,54 23 2993 Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologie di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 22/07/2010 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 Si è proposto di modificare il criterio di von Mises così: (σ1 – σ 2) a + (σ 2 – σ 3) a + (σ 3 – σ 1) a = C dove C è una costante e a un intero maggiore di 2. Si diagrammi questo criterio di snervamento per a = 4 e a = 12, unitamente ai criteri di Tresca e von Mises, in una condizione di tensione piana. ESERCIZIO N° 2 Una billetta di rame avente diametro pari a 127 mm e lunghezza pari a 254 mm è estrusa alla temperatura di 816 °C a una velocità di 254 mm/s (C = 131 MPa ed m = 0,06). Utilizzando una matrice a sezione quadrata e assumendo una condizione di lubrificazione scarsa, stimare la forza richiesta per l’operazione se il diametro estruso è pari a 51 mm. Si calcoli inoltre l’incremento teorico di temperatura nel materiale estruso, assumendo che non ci sia perdita di calore (ρ = 8970 kg/m3, cp = 385 J/kg-K, λ = 393 W/m-K). ESERCIZIO N° 3 Stimare la massima forza di piegatura richiesta per piegare una lamiera di Ti5Al2.5Sn (UTS = 900 MPa) avente spessore 0,03 mm e profondità 300 mm. La lamiera viene piegata con uno stampo a V della larghezza di 150 mm. ESERCIZIO N° 4 In un’operazione di tornitura con un utensile in ceramico, se la velocità di taglio è incrementata del 50%, di quanto si deve modificare l’avanzamento per mantenere costante la durata dell’utensile? Siano dati n = 0.5 e y = 0.6. ESERCIZIO N° 5 Un’operazione di taglio ortogonale è condotta nelle seguenti condizioni: profondità di passata = 0,10 mm, larghezza di taglio = 5 mm, spessore del truciolo = 0,2 mm, velocità di taglio = 2 m/s, angolo di spoglia superiore = 15°, forza di taglio = 500 N, forza di repulsione = 200 N. Si calcoli la percentuale di energia totale che è dissipata nel piano di scorrimento durante il processo. ESERCIZIO N° 6 Della polvere di rame grossolana viene compattata con una pressa meccanica a una pressione di 276 MPa. Nel corso della sinterizzazione, il verde ritira di un ulteriore 8%. Qual è la densità finale del componente? ESERCIZIO N° 3 Si calcoli la forza necessaria per estrudere direttamente una billetta di alluminio 1100-O (K = 180 MPa, n = 0.2) da un diametro di 150 mm ad uno di 50 mm. Si assuma che il lavoro ridondante sia il 30% del lavoro ideale di deformazione e che quello dovuto alle forze di attrito sia il 25% del lavoro totale di deformazione. ESERCIZIO N° 4 Il bordo di una lamiera di alluminio spessa 1 mm viene orlato in uno stampo circolare di diametro pari a 20 mm, come mostrato in figura. Considerando il ritorno elastico (Y = 150 MPa, E = 70 GPa), si calcoli il diametro esterno dell’orlo dopo la sua formatura e la rimozione del carico. ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ESERCIZIO N° 5 In un’operazione di asportazione di truciolo a secco, utilizzando un angolo di spoglia superior di -5°, si sono misurate le seguenti forze: Fc = 1330 N e Ft = 740 N. Utilizzando un lubrificante invece le medesime misure hanno fornito i seguenti valori: Fc = 1200 N and Ft = 710 N. Si determini la variazione dell’angolo di attrito dovuta all’impiego del lubrificante. ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… .......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ...............................…………………………………………………..............…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ESERCIZIO N° 6 Una barra di titanio lunga 150 mm e di diametro pari a 75 mm viene tornita in una sola passata fino ad un diametro di 65 mm. Il mandrino ruota a 400 giri/min e l’utensile si sposta lungo l’asse di rotazione ad una velocità di 200 mm/min. Si calcoli (a) la velocità di taglio, (b) il MRR, (c) il tempo di lavorazione, (d) la potenza necessaria e (e) la forza di taglio, assumendo un’energia specifica di taglio pari a 3,5 W- s/mm3. ...................................…………………………………………………..........…………….........……………… .......................................………………………………………………….......…………….........……………… ........................................………………………………………………….....…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… ......................................………………………………………………….......…………….........……………… REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE DEI MATERIALI AEROSPAZIALI  Completare l’intestazione con cognome, nome e n° matricola.  Si raccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESA IN CONSIDERAZIONE.  Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice.  Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova.  Chi consegna senza ritirarsi (con una R a tutta pagina nella prima pagina) cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti.  (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello.  TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Giovanni Lucchetta ESERCIZIO N° 4 Per laminare a freddo un piatto di Al-1100 (K = 140 MPa, n = 0,25) da 25 mm a 20 mm di spessore si impiega un laminatoio in cui ciascun rullo è in grado di esprimere una potenza di 764 kW a 100 giri/min. Il laminatoio è dotato di un sistema di lubrificazione in grado di ridurre l’attrito a valori trascurabili. Il diametro dei rulli è pari a 60 cm. Si determini la larghezza massima di un piatto che possa essere laminato a piena potenza. ESERCIZIO N° 5 Si deve tornire un cilindro avente lunghezza L = 1000 mm e diametro d = 400 mm, con un avanzamento f = 0.2 mm/giro. Determinare la massima velocità di taglio adottabile vc affinché non si debba sostituire l’utensile durante la lavorazione. Le costanti di Taylor siano: C = 200 e n = 0,167. ESERCIZIO N° 6 Dovete spianare un grezzo di acciaio. La spianatura è una operazione di taglio ortogonale. Lo spessore iniziale del metallo è pari a 75 mm mentre quello finale è 70 mm. L’utensile è largo 26 mm e può lavorare ad una temperatura massima di 1300 °C. L’acciaio ha le seguenti caratteristiche: temperatura di fusione = 1400 °C, densità = 7000 kg/m3, calore specifico = 475 J/kg-°C, energia specifica di taglio = 6 W-s/mm3. Si determini la forza di taglio. REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE DEI MATERIALI AEROSPAZIALI • Completare l’intestazione con cognome, nome e n° matricola. • Si raccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESA IN CONSIDERAZIONE. • Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice. • Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova. • Chi consegna senza ritirarsi (con una R a tutta pagina nella prima pagina) cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti. • (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello. • TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Giovanni Lucchetta Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologia di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 07/02/2011 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 Un metallo snerva sotto lo stato di tensione mostrato nella figura seguente (a) Qual è la tensione di snervamento in accordo con il criterio di Tresca? (b) Quale se si usa il criterio di von Mises? (c) Lo stato di tensione determina deformazioni misurate pari a ε1 = 0,4 e ε2 = 0,2 con ε3 che non viene misurato. Qual è il valore di ε3? ESERCIZIO N° 2 Si dia una stima della forza di laminazione e della potenza richiesta per laminare un acciaio a basso tenore di carbonio (K = 530 MPa ed n = 0,26) di profondità pari a 200 mm, spessore iniziale di 10 mm, spessore finale di 6 mm. Il raggio dei rulli sia 200 mm, la velocità di rotazione sia 200 giri/min e il coefficiente di attrito sia pari a 0,1. REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE DEI MATERIALI AEROSPAZIALI  Completare l’intestazione con cognome, nome e n° matricola.  Si raccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESA IN CONSIDERAZIONE.  Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice.  Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova.  Chi consegna senza ritirarsi (con una R a tutta pagina nella prima pagina) cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti.  (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello.  TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Giovanni Lucchetta Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologia di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 21/02/2011 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 Si debba colare in terra un componente di magnesio a forma di piatto con dimensioni (in cm) 50 x 25 x 0,5. Il magnesio viene colato ad una temperatura di 120 °C superiore a quella di fusione. La terra è ad una temperatura di 35 °C. Considerando i dati riportati in seguito, si calcoli il tempo di colata consentito dallo scambio termico. Se il sistema di alimentazione ha un diametro di 0,5 cm si determini la massima e la minima velocità possibile del flusso che attraversa l’attacco di colata. Materiale Calore specifico (kJ/kg-°C) Densità (kg/m3) Conducibilità termica (W/m-°C) Terra 1,16 1500 0,60 Magnesio (solido) 1,03 1740 154 Magnesio (liquido) 1,38 1585 139 Il magnesio fonde a 650 °C, ha un calore latente di solidificazione di 384 kJ/kg e, allo stato fuso, ha una viscosità pari a 1,24 mPa-s. ESERCIZIO N° 2 Si debba estrudere (direttamente) un componente cilindrico di diametro pari a 158 cm a partire da una billetta di 200 cm di diametro e 500 cm di lunghezza. L’operazione viene eseguita a 1100 °C e la temperatura di fusione del materiale è pari a 1500 °C. La matrice ha un angolo di 90°. Le caratteristiche reologiche del materiale sono: K = 960 MPa, n = 0,1, C = 160 MPa e m = 0,07. Se il pistone avanza con una velocità di 18 m/min, si determini la tensione di snervamento del materiale con cui è realizzato il pistone, considerando un coefficiente di sicurezza pari a 3. ESERCIZIO N° 3 Il componente assialsimmetrico raffigurato nella seguente figura deve essere prodotto a partire da polvere fine di rame e deve possedere una resistenza a trazione di 200 MPa. Si determini la pressione di compattazione e la massa iniziale di polvere necessarie se il volume del verde è pari a 8 cm3. Osservazioni sulla prova : ................................................................ Risultato della prova : Tecnologia di Lavorazione dei Materiali Aerospaziali prova scritta del 28/06/2011 cognome: ................................................ nome: ...................................... matr.n°:.................../ ….. ESERCIZIO N° 1 (20 PUNTI) Si debba pressoc-colare in camera fredda un piccolo componente di magnesio a forma di piatto con dimensioni (in mm) 350 x 150 x 20. Lo stampo ed il magnesio hanno approssimativamente gli stessi valori di conducibilità e diffusività termiche. Il metallo viene presso-colato ad una temperatura di 65 °C superiore a quella di fusione. Lo stampo è ad una temperatura di 580 °C. Il coefficiente di scambio termico è pari a 1200 W/m 2 -°C. Considerando i dati riportati in seguito, si calcoli il tempo di riempimento consentito dallo scambio termico. Se il pistone di iniezione ha un diametro di 100 mm e l’attacco di colata ha un diametro di 20 mm, si determini la massima e la minima velocità possibile del pistone per riempire lo stampo (trascurando la gravità, l’attrito, la resistenza dell’aria e la lunghezza del sistema di alimentazione). Materiale Calore specifico (kJ/kg-°C) Densità (kg/m 3 ) Conducibilità termica (W/m-°C) Magnesio (solido) 1,03 1740 154 Magnesio (liquido) 1,38 1585 139 Il magnesio fonde a 650 °C, ha un calore latente di solidificazione di 384 kJ/kg e, allo stato fuso, ha una viscosità pari a 1,24 mPa-s. ESERCIZIO N° 2 (10 PUNTI) Si debba estrudere (direttamente) un componente cilindrico di diametro pari a 75 cm a partire da una billetta di 158 cm di diametro e 350 cm di lunghezza. L’operazione viene eseguita a 150 °C e la temperatura di fusione del materiale è pari a 650 °C. La matrice ha un angolo di 90°. Le caratteristiche reologiche del materiale sono: K = 180 MPa, n = 0,2, C = 75 MPa e m = 0,13. Se il pistone avanza con una velocità di 0,8 m/min, si determini quale modello reologico si debba utilizzare e la potenza necessaria per condurre il processo. ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ESERCIZIO N° 3 (10 PUNTI) Si consideri l’operazione di ricalcatura a freddo di una billetta cilindrica d’acciaio condotta ad una velocità di 0,46 m/min. La billetta è lunga 400 mm ed ha un diametro di 200 mm. Il pezzo ricalcato è lungo 275 mm. Per questo acciaio K = 980 MPa e n = 0,27. I piani dello stampo sono così scarsamente lubrificati che il coefficiente d’attrito è pari a 0,51 (sticking). Si determini la potenza richiesta (in Watt) per eseguire l’operazione. ESERCIZIO N° 4 (10 PUNTI) Si consideri l’operazione di limatura (simile alla piallatura) di un pezzo di metallo assumendo l’ipotesi di taglio ortogonale. La larghezza iniziale del pezzo è 150 mm mentre l’utensile è largo 15 mm. La profondità di passata è pari a 3 mm. L’utensile può resistere fino ad una temperatura di 1300 °C. La temperatura ambiente è di 20 °C. Considerando le proprietà dell’acciaio riportate di seguito, si determini la massima velocità di taglio e la forza di taglio. Temperatura di fusione, Tm = 1400 °C Densità, ρ = 6200 kg/m 3 Calore specifico, cp = 365 J/kg-°C Conducibilità termica, λ = 42 W/m-°C Energia specifica di taglio, u = 4,8 W-s/mm 3 ........................................………………………………………………….....…………….........…………… .......................................………………………………………………….......…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ........................................………………………………………………….....…………….........…………… ESERCIZIO N° 5 (10 PUNTI) Si consideri l’operazione di saldatura a resistenza di due lamiere di alluminio spesse 3 mm (ciascuna). Con i dati sotto riportati si calcoli la corrente richiesta. Diametro dell’elettrodo = 10 mm Densità dell’alluminio = 2700 kg/m 3 Resistività dell’alluminio = 3,99x10 -6 Ω-m Calore specifico dell’alluminio = 0,896 kJ/kg-°C Calore latente di fusione dell’alluminio = 396 kJ/kg Temperatura di fusione dell’alluminio = 652 °C Efficienza del processo = 65% Temperatura ambiente = 20°C Produttività = 35 punti/min Tempo di riposizionamento tra due punti = 1,5 s ......................................………………………………………………….......…………….........…………… ESERCIZIO N° 3 Si consideri il processo di ricalcatura di una billetta rettangolare di acciaio ricotto (K = 1015 MPa, n = 0,17) a temperatura ambiente. Le sue dimensioni iniziali sono 100 mm (altezza) x 300 mm (larghezza) x 1000 mm (lunghezza, entrante nel foglio). L’altezza finale è pari a 60 mm. Il coefficiente di attrito è pari a 0,1. (a) Utilizzando il metodo dello slab e assumendo una condizione di deformazione piana, si determini la pressione nel punto A. (b) Qual è la massima tensione/pressione sopportata dallo stampo? ESERCIZIO N° 4 L’energia applicata nella saldatura per attrito è data dalla formula E = IS 2 /C, dove I è il momento d’inerzia del volano, S è la velocità di rotazione in giri al minuto, e C una costante di proporzionalità (pari a 179,6 se il momento d’inerzia è espresso in Kg•m 2 ). Per una velocità di rotazione di 800 giri/min e un’operazione in cui un tubo in acciaio (diametro esterno di 88 mm e spessore 6 mm) è saldato a una struttura piana, qual è il momento di inerzia richiesto per il volano se tutta l’energia è impiegata per scaldare la zona di saldatura (approssimativamente per una profondità di 6 mm direttamente sotto la sezione del tubo)? Si assuma che per fondere l’elettrodo siano richiesti 10 J/mm 3 . ESERCIZIO N° 5 Un’operazione di taglio ortogonale è condotta nelle seguenti condizioni: profondità di passata = 0,10 mm, larghezza di taglio = 5 mm, spessore del truciolo = 0,18 mm, velocità di taglio = 3 m/s, angolo di spoglia superiore = 15°, forza di taglio = 500 N, forza di repulsione = 200 N. Si calcoli la percentuale di energia totale che è dissipata nel piano di scorrimento durante il processo. ESERCIZIO N° 6 Un dato materiale composito è costituito da una matrice metallica M rinforzata con fili paralleli di metallo W. La concentrazione in volume di W è 50% e W ha una tensione di snervamento di 200 MPa e un modulo E = 210 GPa. Il metallo M ha una tensione di snervamento di 50 MPa e un modulo E = 30 GPa. Si determini la massima tensione che il composito può sopportare senza snervare. REGOLE per PROVA SCRITTA di TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE DEI MATERIALI AEROSPAZIALI  Completare l’intestazione con cognome, nome e n° matricola.  Si raccomanda una calligrafia comprensibile (se necessario scrivere in stampatello) e contenere le risposte negli spazi predisposti. Quanto scritto con calligrafia difficilmente comprensibile e fuori dagli spazi predisposti NON SARA’ PRESA IN CONSIDERAZIONE.  Si consiglia di usare la matita. Ogni correzione risulta più semplice.  Non è consentito comunicare con alcuno dei partecipanti alla prova e per alcuna ragione. Nel caso di comunicazione saranno immediatamente ritirate le prove senza entrate nel merito. Per qualsiasi necessità è bene comunicare con chi supervede alla prova.  Chi consegna senza ritirarsi (con una R a tutta pagina nella prima pagina) cancella con il risultato della prova (sia positivo che negativo) il risultato di eventuali prove precedenti.  (Nel caso di primo appello della sessione) Chi consegna senza ritirarsi con un risultato decisamente insufficiente non può presentarsi al secondo appello.  TEMPO A DISPOSIZIONE PER LA PROVA: 60 minuti Buon lavoro! Giovanni Lucchetta