TECNOLOGIE DI PRODUZIONE

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
TECNOLOGIE E SISTEMI DI LAVORAZIONE (ING-IND/16)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Questo insegnamento si propone di fornire le conoscenze e le abilità (ossia le capacità di applicare le conoscenze) necessarie allo studio dei processi tecnologici e dei sistemi di lavorazione ed assemblaggio di componenti e di prodotti industriali in materiali metallici e non-metalici.
Obiettivo primario del corso è quello di sviluppare delle competenze di soglia che consentano allo studente di comprendere il processo produttivo di un componente meccanico all’interno di un contesto industriale partendo dalle informazioni presenti nel disegno meccanico del particolare.
A tale scopo risulta indispensabile il raggiungimento di conoscenze relative ai seguenti punti:
- informazioni contenute nel disegno tecnico in termini di geometria del pezzo, materiali, qualità superficiali e tolleranze di forma e posizione;
- problematiche relative all’ottenimento di una certa precisione durante la lavorazione e conoscenza degli strumenti metrologici necessari per la qualifica;
- fonderia e deformazione plastica intesi come processi di formatura primari;
- tecniche di giunzione reversibili ed irreversibili;
- lavorazione per asportazione di truciolo alle macchine utensili.
Obiettivo ultimo del corso è quello di consentire agli studenti di sviluppare l’abilità di progettare un ciclo di lavorazione di un componente meccanico che sia tecnologicamente corretto (razionale ed economico) e che attraversi tutte le fasi necessarie per la sua creazione.
A tale scopo risulta necessario maturare le seguenti abilità:
- studio del processo di formatura primario di un componente;
- determinazione del grezzo di partenza (in termini di dimensioni, materiale e processo produttivo primario) per la lavorazione di un componente meccanico;
- identificazione il flusso delle operazioni necessarie alla realizzazione delle superfici che costituiscono il componente;
- riferimento del componente rispetto alle macchine con appropriate attrezzature;
- calcolo delle forze che si esercitano durante il processo di taglio e delle potenze assorbite dalle macchine utensili.

Prerequisiti

Fisica generale 1, Analisi matematica 1 e 2, Progettazione e Disegno di componenti Industriali

Contenuti dell'insegnamento

Il corso ha come obiettivo lo studio dei processi tecnologici e del sistemi di lavorazione e montaggio di parti e di prodotti industriali, secondo un approccio sistematico e coerente alla modellazione di tali processi, al fine della interpretazione delle leggi e dei meccanismi su cui si fondano, della analisi delle loro possibilità e del loro limiti in relazione alle esigenze di funzionalità e produzione di componenti specifici, della progettazione sistematica e della pianificazione del processo di trasformazione, della integrazione fra progettazione del prodotto e del processo mediante l'impiego dell'elaboratore. La modellazione del processo sarà orientata da un lato alla analisi ed alla predizione della influenza della scelta delle variabili sui risultati, dall'altro alle problematiche di governo automatico del processo mediante l'elaboratore. La trattazione della materia sarà sufficientemente analitica per un corso universitario di base, adeguatamente descrittiva per allievi che non abbiano conoscenze specifiche pregresse relative al processi tecnologici. Verranno presi in considerazione sia i processi tecnologici tradizionali sia alcuni processi tecnologici innovativi. Si accennerà inoltre alle problematiche di progettazione per la produzione (Design for Manufacturing) e di progettazione simultanea di prodotto e processo (Concurrent Engineering). Si adotterà una metodologia che prevede lezioni teoriche ed esercitazioni, nel corso delle quali verranno affrontati collettivamente ed in modo guidato lo studio e la discussione di casi industriali, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno individuale in collegamento con aziende industriali.

Programma esteso

Presentazione del corso e sue finalità. Conoscenze preliminari necessarie, carico di studio, materiale didattico e modalità di svolgimento del corso e dell'esame finale. Generalità sulla produzione meccanica nell'azienda industriale. Tipologie e modalità di produzione. Richiami di Disegno Tecnico inerenti i complessivi. Tabella di montaggio ed estrazione dei particolari. Il disegno di un particolare meccanico: quotatura, tolleranze generali di lavorazione, tolleranze superficiali, di forma e posizione.
La qualità degli elementi meccanici da fabbricare: qualità dimensionale e qualità superficiale. Richiami sulle tolleranze dimensionali: accoppiamenti foro base e albero base, accoppiamenti mobili, incerti e stabili. Richiami sulle tolleranze di forma e di posizione.

Generalità sulle misure: sensibilità, precisione, ripetibilità, riproducibilità. La rugosità Ra: sua definizione analitica e geometrica. Lunghezze di campionatura. Simbologia unificata. Strumenti di misura d'officina: il calibro e la sua lettura. Il principio del nonio e la precisione dei calibri. Applicazione di calibri speciali (es. il truschino). Il micrometro: principio di funzionamento e misure. Applicazione di micrometri speciali.
Comparatori ad orologio: sensibilità e particolarità costruttive. Applicazioni varie dei comparatori. Alesametri. Controllo di sola planarità. Blocchetti Johansson.

Cenni alla struttura dei materiali metallici: strutture cristalline, accrescimento dei grani e relative difettologie. Le dislocazioni e loro movimento all’interno della struttura cristallina. Il fenomeno dell’incrudimento ed il suo effetto nella morfologia del cristallo.
Le leghe metalliche e la loro solidificazione: cristalli misti, composti intermetallici, cristalli eutettici. Curve di raffreddamento e diagramma di equilibrio di una lega binaria. Completa solubilità allo stato solido, insolubilità allo stato solido. Cenni al diagramma di equilibrio delle leghe ferro-carbonio.
Caratterizzazione meccanica dei materiali metallici: prove di durezza Brinell, Vickers, Rockwell C e B. Modalità di esecuzione delle prove.
La caratterizzazione meccanica dei materiali metallici: la prova di trazione: engineering stress-strain. Yield Point, limite di rottura. Diagrammi di trazione di diversi materiali. Prova di compressione e di taglio. Resilienza: il pendolo di Charpy e il calcolo del lavoro di deformazione. Vari tipi di resilienza, infragilimento con la temperatura. Resistenza a fatica, limite di fatica, ciclo di isteresi elastica e suo ampliamento. Diagramma di Wöhler.
Le caratteristiche tecnologiche dei materiali: prova di temprabilità di Jominy, prova di colabilità Merkel, prova di imbutibilità Erichsen, di piegatura, estrudibilità e saldabilità.
Designazione unificata di acciai e ghise. Nomenclatura unificata delle leghe leggere. Unificazione leghe di rame.

Processi di fabbricazione per fusione: forme transitorie e permanenti. Progettazione di modelli e casse d'anima per forme transitorie. Estraibilità di un modello e risoluzione dei sottosquadri. Sovrametalli. Angoli di sformo e raccordi. Portate d'anima e di tasselli. Ritiro al solido: metro a ritiro. Materiali per modelli. Placche modello. Modelli ridotti. Caratteristiche delle anime per formatura transitoria; parallelo con anime metalliche.
La solidificazione dei getti: ritiro al liquido, in solidificazione e al solido. Necessità della presenza delle materozze.
Modulo di raffreddamento di un getto. Calcolo della relazione tra modulo di raffreddamento e tempo di solidificazione di un getto. Calcolo di moduli di raffreddamento di forme geometriche semplici. Solidificazione direzionale. Calcolo di materozze. Verifica di materozze: raggio di influenza, volume di ritiro.
Calcolo e verifica delle materozze con metodo della solidificazione direzionale. Collari di attacco. Materozze a cielo aperto e cieche. Sistemi con più materozze e diverse direzioni di solidificazione del getto.
Calcolo del s

Bibliografia

M. Santochi, F. Giusti, Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione 2ed., Casa Editrice Ambrosiana, 2000.

S. Kalpakjian e S. Schmid, Tecnologia meccanica 5 Ed., Pearson, Milano, 2008.

I lucidi delle lezioni sono disponibili sulla piattaforma ELLY. Attenzione! La sola lettura dei lucidi non è sufficiente a fornire una preparazione adeguata se non abbinata alla frequentazione completa del corso o allo studio sui libri di testo.

Metodi didattici

Al corso sono assegnati 9 CFU per un totale di 63 ore suddivise in 54 ore di lezione in classe e 9 ore di esercitazione in officina. Le ore di lezioni in classe sono così distribuite sulle tematiche principali componenti le conoscenze del corso:
Richiami di disegno tecnico: 3 ore
Metrologia: 3 ore
Materiali metallici e loro caratterizzazione: 6 ore
Fonderia: 12 ore
Deformazione plastica: 12 ore
Saldatura: 3 ore
Asportazione di truciolo: 12 ore
Ciclo di lavorazione: 3 ore
Le lezioni seguono la cronologia necessaria all’espletamento di una sequenza di operazioni esattamente come in un ciclo di lavorazione. Tale approccio pratico ha la funzione di fornire una linea guida durante la preparazione delle prove in modo da focalizzare l’impegno degli studenti nella creazione delle abilità necessarie al raggiungimento degli obiettivi didattici.
Le ore di esercitazione, per poter capire le quali è necessaria la frequentazione delle lezioni o lo studio autonomo sui testi di riferimento, sono ad esse complementari e dedicate a fornire, attraverso la visione dal vivo e l’utilizzo diretto, un’esperienza pratica volta a maturare le abilità verificate in fase di esame.
Il carico complessivo di studio per questo insegnamento è non inferiore alle 250 ore, ossia tra 25 e 30 ore per credito. Ciò include le ore in classe, le esercitazioni tecnico-pratiche in officina, lo studio.

Modalità verifica apprendimento

L’esame finale accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità (ossia l‘acquisizione dei risultati di apprendimento) tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 3 ore, senza l'aiuto di appunti o libri, e di una successiva prova orale.
Il peso della prova scritta sul voto complessivo è pari al 75% (peso della prova orale, restante 25%).
La prova comprende 3 quesiti, 2 domande sulle conoscenze e 1 esercizio di applicazione delle abilità. In particolare i candidati si troveranno a rispondere ad:
- una domanda teorica del valore di 7 punti nella quale può essere richiesta la spiegazione di una macchina o di un processo produttivo attraverso schemi, definizioni, dimostrazioni, ecc.;
- un esercizio numerico del valore di 8 punti nel quale si vuole verificare l’attitudine del candidato a trattare varie grandezze del SI (con particolare attenzione alle conversioni) ed a fornire risultati quantitativi ai quesiti proposti;
- un esercizio tecnico/pratico del valore di 15 punti che consiste nel redigere il ciclo di lavorazione di un semplice componente meccanico di cui verrà fornito il disegno quotato. L’obiettivo è quello di verificare le abilità dei candidati nella scelta del ciclo produttivo più economico ed efficace.
Per essere ammessi a sostenere la prova orale è necessario ottenere nella prova scritta un punteggio minimo di 16 punti, mentre coloro che abbiano ottenuto un punteggio uguale o superiore a 25 possono decidere di non sostenere la prova orale e confermare il voto dello scritto.
La prova orale, che parte da una riesamina del compito scritto, è volta a verificare la competenza del candidato nel saper argomentare e discutere con proprietà di termini di qualsiasi argomento svolto durante il corso e darne, eventualmente, debita rappresentazione grafica.
Non vengono effettuate prove intermedie.