I materiali

Corso per operatori dell’autoriparazione Tecnologia e Disegno – a.s. 2011-2012

I materiali A cura del prof. Nicola Sasanelli (con il contributo della prof.ssa Stefania Luchetti)

Gli oggetti ed i materiali • Domanda fondamentale: di che cosa è fatto?

• Il MATERIALE influisce pesantemente sulle caratteristiche di un oggetto.

• Vi siedereste su una sedia di cartone?

• Prendereste un paio di occhiali fatto di acciaio?

• Vi mettereste un vestito fatto di vetro?

•Perché?

Da dove vengono i materiali?

• Dalla natura  materiali NATURALI • Dal regno minerale  MINERALI   METALLI   NON METALLI • Dai sistemi viventi  BIOLOGICI • ANIMALI • VEGETALI • Prodotti dall’uomo  ARTIFICIALI

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PLASTICHE GOMMA SINTETICA LEGHE METALLICHE FIBRE TESSILI CHIMICHE

METTIAMOCI ALLA PROVA… METALLI

NON METALLI

ANIMALI

VEGETALI

ARTIFICIALI

E’ IL MOMENTO DI COSTRUIRE Per scegliere il materiale con cui costruire un oggetto dobbiamo conoscere le proprietà del materiale Quali sono?

Facciamo una prova…

•

Materiale (ferro, plastica, gomma, ecc.)???

•

Proprietà: 1.

2.

3.

… … …

Possiamo mettere in ordine le proprietĂ ?

Proprietà dei materiali

Tecnologiche

Fisiche/Chimiche Meccaniche Peso specifico Colore e superficie Conducibilità elettrica Conducibilità termica Dilatazione termica Temperatura di fusione Inalterabilità

Resistenza alle sollecitazioni Durezza Tenacità o resilienza Resistenza alla fatica Elasticità

Fusibilità Malleabilità Plasticità Saldabilità Temprabilità Stampabilità Fendibilità Curvabilità Lucidabilità Ecc.

Proprietà fisiche Ci fanno capire com’è fatto un materiale e come si comporta: 1. Peso specifico (Ps) o densità si esprime in kg/dm3

Come riferimento si usa l’acqua distillata il cui Ps=1 1 dm3 d’acqua pesa 1Kg ed equivale ad 1 litro L’oro ha Ps=19,30 kg/dm3 L’alluminio ha Ps=2,7Kg/dm3

Proprietà fisiche 2. Colore e superficie: per materiali come marmi, legnami, metalli, plastiche, vetro può essere importante l’aspetto della superficie: liscia o ruvida, lucida o opaca, chiara o scura.

Proprietà fisiche 3. In base alla conducibilità elettrica i materiali si dividono in: Conduttori (metalli, acqua, grafite) Isolanti (carta, plastica, vetro, stoffa, ceramica, legno, ecc.)

Semiconduttori (silicio).

4. Conducibilità termica: è la capacità dei materiali di trasmettere il calore.

I metalli sono buoni conduttori di calore.

Si chiamano isolanti o coibenti i materiali che non trasmettono calore, come legno, plastica, ceramica.

Proprietà fisiche 5. Dilatazione termica: è la variazione di volume di un materiale causato dall’aumento (o dalla diminuzione) di temperatura.

Tutti i materiali, tranne l’acqua, sono soggetti a questo fenomeno, dovuto all’aumento dell’agitazione molecolare, tanto maggiore quanto più si innalza la temperatura. È importante nella scelta dei materiali di costruzione per ponti e strutture metalliche.

Proprietà fisiche 6. Temperatura di fusione: è quella alla quale avviene il passaggio dallo stato solido a liquido per effetto del calore.

I metalli fondono ad una precisa temperatura (punto di fusione), mentre il vetro e la plastica hanno un intervallo di fusione.

Proprietà fisiche 7. Inalterabilità: è la capacità di resistere al deterioramento provocato dagli agenti atmosferici o da sostanze chimiche.

Sono materiali inalterabili il vetro, la plastica, il rame, il piombo, ecc.

Mettiamoci alla prova Pesa di più un chilo di acciaio o un chilo di lana?

Qual è il materiale più DURO ?

L’acciaio è un materiale ELASTICO?

ProprietĂ meccaniche Evidenziano come si comportano i materiali quando vengono

sottoposti a forze che tendono a deformarli.

1.Resistenza alle sollecitazioni: è la capacità di un materiale di resistere a 5 sollecitazioni (sforzi) che tendono a deformarlo.

Esse sono:

torsione taglio

flessione trazione

Proprietà meccaniche 2. Durezza. E’ la capacità di un materiale di resistere alla penetrazione di una punta o di non farsi scalfire.

Si può valutare col metodo Brinell:si preme una sfera d’acciaio contro un materiale, poi si misura il diametro dell’impronta lasciata.

Questa proprietà è importante negli oggetti che devono sopportare frequenti e prolungati sfregamenti, come pentole, bicchieri e negli attrezzi da lavoro come trapani, scalpelli, lime, ecc.

Proprietà meccaniche 3. Tenacità o resilienza. E’ la capacità di un materiale di sopportare bruschi sforzi (ad es. passare rapidamente da una temperatura molto alta ad una molto bassa) senza rompersi né fessurarsi.

Il suo contrario è la fragilità.

4. Resistenza alla fatica. E’ la capacità di sopportare sforzi ripetuti, come negli organi meccanici delle automobili o nelle molle.

Pendolo di Charpy - Tecnico al lavoro

Proprietà meccaniche

5. Elasticità. È la capacità di un materiale di riprendere la forma iniziale quando cessa la forza che tende a deformarlo.

Si chiama limite di elasticità la forza limite alla quale il materiale rimane deformato in modo permanente e dopo la quale può rompersi.

Ad es. le corde da alpinismo, i cavi per ascensori, i ponti, le gru, ecc. hanno dimensioni calcolate considerando il limite di elasticità del materiale con cui sono fabbricate

Proprietà tecnologiche Si definiscono osservando come si comporta un materiale quando viene lavorato.

Esse sono:

Attitudine al taglio

Curvabilità

Fendibilità

Lucidabilità

Proprietà tecnologiche

Plasticità

Attitudine alla verniciatura Stampabilità

Lavorabilità da macchine utensili Duttilità

Malleabilità

Proprietà tecnologiche Temprabilità Il trattamento di tempra o tempera in generale consiste nel brusco raffreddamento di un materiale dopo averlo portato ad alta temperatura.

Questo processo è molto comune per i metalli, ma è utilizzato ad esempio anche per il vetro.

Saldabilità La saldatura è un processo che realizza l’’unione di pezzi metallici per azione del calore e/o della pressione, con o senza aggiunta di un altro metallo.