APPUNTI DI DISEGNO TECNICO CLASSE II - SVILUPPO DI SOLIDI:
Molti oggetti che utilizziamo quotidianamente hanno la forma di figure geometriche solide e tra questi si rivelano particolarmente significative le scatole, perché costituiscono esempi di solidi che traggono origine da forme geometriche piane.Lo sviluppo di un solido (a lato lo sviluppo di un cono) è la superficie che si ottiene riportando su un pianole facce che lo compongono. Per comprendere come si arriva alla costruzione di una scatola occorre immaginarla come se fosse un oggetto costruito di carta e fare il procedimento inverso, cioè smontarla, “aprirla”, con il minimo numero possibile di tagli e quindi lo sviluppo di un solido consiste nel distendere su una superficie piana tutte le facce, laterali e di base, del solido, La successiva ricomposizione del solido, partendo dalle facce aperte su un piano, prende il nome di inviluppo e permetterà alla figura geometrica solida riassumere la sua forma specifica nello
spazio. Per realizzare dei solidi è necessario predisporre delle superfici di attaccatura, dette linguette. Non tutti i solidi sono sviluppabili esattamente. Le superfici di alcune figure geometriche solide che possiamo esattamente sviluppare sono i poliedri regolari convessi, i prismi retti, le piramidi, ed alcuni solidi di rotazione come il cilindro e tutti i solidi da essi derivati. Tra i solidi di rotazione, la sfera è sviluppabile in modo approssimativo ed anche la procedura di sviluppo del cono porta a risultati approssimati.
SEZIONI DI SOLIDI: Sezionare un solido significa tagliarlo secondo una superficie ideale in modo da mostrare il volume interno del solido stesso. Nella maggior parte dei casi l’elemento secante è rappresentato da un piano. La superficie che risulta dall’intersezione del solido con la superficie secante è detta sezione. La parte del solido che viene effettivamente attraversata dalla superficie secante viene rappresentata con apposito tratteggio (campitura). Le sezioni sono oggetto di normativa specifica; in particolare si fa riferimento alla norma ISO 128-40. Nelle sezioni con un solo piano l’elemento
sezionatore è unico. È il tipo di sezione più semplice, ed è molto utilizzato. La parte dell’oggetto effettivamente attraversata dal piano di sezione è contraddistinta dal tratteggio (campitura). In molti casi è conveniente rappresentare in un’unica vista in sezione il risultato del taglio eseguito su più piani paralleli. Nelle viste in sezione eseguite con piani paralleli può essere utile eseguire uno sfalsamento del tratteggio in corrispondenza del cambio del piano di sezione. Il cambio del piano di sezione può essere messo in ulteriore evidenza con linee miste fini. In alcuni casi, specialmente con oggetti di rotazione, è utile rappresentare in un’unica vista in sezione il risultato del taglio eseguito su più piani incidenti. Il piano di proiezione deve essere parallelo ad uno dei due piani di sezione. La parte del pezzo che risulterebbe di scorcio in proiezione ortografica deve essere rappresentata ribaltata.
Gli oggetti simmetrici possono essere rappresentati con una semivista ed una semisezione (metà sezione). Le sezioni parziali, dette anche strappi, si utilizzano in pezzi in cui bisogna mettere in
evidenza zone interne di limitata estensione. Le sezioni parziali sono delimitate dai contorni dell’oggetto e da una linea continua fine irregolare. Non si indica la traccia del piano di sezione. Per la rappresentazione di oggetti la cui sezione trasversale ha almeno un asse di simmetria si possono utilizzare le sezioni ribaltate in luogo.In pratica la sezione è disegnata sopra l’elemento stesso. I contorni della sezione sono tracciati con linea fine. Il piano di sezione è individuato dall’asse di simmetria. Le sezioni successive si possono considerare come una successione di sezioni poste in vicinanza, ovvero come allineamento di sezioni trasversali. Per motivi di chiarezza alcune parti, anche se attraversate dal piano di sezione, si rappresentano come non sezionate. Questo per evitare che l’interpretazione del disegno venga complicata quando gli oggetti non contengono elementi tali da rendere significativa una rappresentazione in sezione. Non si sezionano i denti delle ruote dentate, le razze di ruote e pulegge, perni, alberi quando tagliati da un piano longitudinale, nervature.
QUOTATURA: Per quotatura si intende l’insieme delle norme che permettono l’indicazione esplicita delle dimensioni (lineari ed angolari) dell’oggetto rappresentato. Poiché a ciascun disegno è associata una scala, si potrebbero, in teoria, ricavare le dimensioni degli oggetti rappresentati eseguendo un rilievo direttamente sul disegno. La
quotatura completa di un oggetto è di solito limitata al disegno di particolare (disegno di un componente singolo), mentre, in genere, i disegni di assieme riportano solamente poche quote(ingombri complessivi) o non ne riportano affatto. La quotatura di un disegno si realizza indicando un insieme di quote necessario e sufficiente al completo dimensionamento dell’oggetto rappresentato. Quote ridondanti (ricavabili per somma o differenza di altre quote) possono essere indicate in modo particolare per facilitare la lettura (quote ausiliarie). Per nessun motivo vi dovranno essere dimensioni non direttamente ricavabili dalle quote indicate. Una quota esprime la misura di un elemento, oppure la misura della distanza tra due elementi. Una quota viene rappresentata da una linea di misura confinata tra due linee di riferimento (ortogonali alla linea di misura). Le estremità della linea di misura sono evidenziate con frecce o tratti obliqui. Il valore numerico della quota (in mm per le dimensioni lineari, in gradi per quelle angolari) è sempre riferito alle dimensioni reali (indipendentemente dalla scala). I due tratti della freccia possono formare un angolo compreso tra
15° e 90°. Quando la freccia è chiusa può essere completamente annerita. In uno stesso disegno si devono utilizzare frecce dello stesso tipo. Le frecce, di norma, vanno poste internamente alle linee di riferimento. È possibile disporle esternamente quando sia richiesto per motivi di spazio. Per lo stesso motivo è possibile sostituire le frecce con dei puntini. Le quote devono essere scritte parallelamente alla linea di misura, al disopra e staccate da esse. I valori devono poter essere letti dalla base o dal lato destro del disegno. Gli assi di
simmetria e le linee di contorno non devono essere mai usati come linee di misura. Si possono invece utilizzare come linee di riferimento. L’intersezione delle linee di misura con quelle di riferimento deve essere, per quanto possibile evitata. Le linee di misura devono essere tracciate, per quanto possibile, all’esterno della figura. Le quote non devono essere riferite ad elementi non in vista. In una vista le quote devono riferirsi soltanto ad elementi che risultano paralleli al piano di proiezione. La quota corrispondente ad un lato di un elemento a sezione quadrata deve essere preceduta dal simbolo □. Non è necessario porre il simbolo □ quando dal disegno si evidenzia chiaramente che si tratta di un quadro. Le parti coniche possono quotarsi in vari modi, ricordando che la conicità si calcola come C= (D-d) /L dove L è la lunghezza del tratto conico. Nella quotatura in serie ciascun elemento è quotato con riferimento all’elemento immediatamente adiacente. L’accumulo degli errori associati a ogni singola quota produce un errore tra due elementi non contigui maggiore di quello tra due elementi contigui. Nella quotatura in serie non è stabilito nessun elemento di riferimento o di partenza per il controllo o la costruzione del pezzo. Viene utilizzata quando è importante le lunghezza di ogni singolo elemento(nell’esempio in figura l’interasse tra due fori consecutivi) e quando l’accumulo degli errori non compromette la funzionalità del pezzo. Nella quotatura in parallelo tutte le quote sono date rispetto ad un riferimento comune, che può essere un punto, un asse, uno spigolo, ecc. In questo caso l’errore sulla singola quota è indipendente dagli errori sulle altre (l’errore relativo ad un asse non influenza la posizione degli altri). Si osserva come tale tipo di quotatura pone in particolare risalto l’elemento utilizzato come riferimento. A tale elemento saranno in genere associate specifiche caratteristiche funzionali e tecnologiche. La quotatura combinata è un sistema che comprende sia la quotatura in serie sia quella in parallelo. Viene utilizzata quando il pezzo da quotare presenta più di un elemento di riferimento. Si tratta del sistema più frequentemente utilizzato nei disegni. Non si quotano mai i bordi di fori o cerchi rispetto a altre parti di un pezzo.
PROVE DI DUREZZA - La durezza è una misura della resistenza di un metallo alla deformazione plastica permanente. La durezza di un metallo viene misurata comprimendo un penetratore sulla sua superficie; il penetratore, che è solitamente una sfera, una piramide o un cono, è costituito da un materiale molto più duro del materiale che viene provato; i materiali comunemente usati per i penetratori sono, per esempio, l’acciaio temperato, il carburo di tungsteno o il diamante. La maggior parte delle prove di durezza standardizzate prevede la lenta applicazione di una forza nota, che comprime il penetratore in direzione perpendicolare alla superficie del metallo in prova. Dopo aver realizzato l’impronta il penetratore viene tolto dalla superficie. Viene quindi calcolato o letto direttamente sulla macchina di prova un valore empirico di durezza, basato sull’area dell’impronta o sulla sua profondità. Il valore della durezza con ciascuna delle prove Brinell, Vickers e Rockwell dipende dalla forma dell’impronta e dalla forza applicata. Nella prova Vockers si utilizza una piramide a base quadrata con punta di diamante. Nella Rockwell B HRB si usa come penetratore una sfera di acciaio temprato o metallo duro (carburo di tungsteno) di 1,6 mm mentre nella Rockwell C (HRC) un cono con punta di diamante con angolo al vertice di 120°.
Inoltre poiché la durezza di un metallo dipende dalla facilità con cui esso si deforma plasticamente; per singole classi di materiali si possono determinare empiricamente delle correlazioni tra durezza e resistenza meccanica, in particolare carico di rottura (che, come abbiamo visto nella figura a lato, si otteneva dalla prova di Trazione, punto F); questo tipo di correlazione è molto utile in quanto la prova di durezza è molto più semplice da realizzare della prova di trazione, e può essere praticamente di tipo non distruttivo (cioè la piccola impronta del penetratore può non essere dannosa ai fini dell’utilizzo di un oggetto); per queste ragioni, nell’industria si fa un ampio ricorso alla prova di durezza sia per avere una stima delle caratteristiche di resistenza di un materiale sia come metodo di controllo di qualità, in particolare per verificare l’efficienza di trattamento di indurimento dei
materiali. Molto importante dire che per le prove di durezza non si usano le macchine universali (come nella prova di trazione), ma macchine dedicate, dette durometri. DUREZZA BRINELL La norma che illustra le modalità di esecuzione della prova di durezza Brinell è la UNI EN ISO6506. Il metodo di durezza Brinell viene usato in prevalenza per materiali teneri, quali acciai dolci, ottoni, leghe leggere. Questo è stato ideato dal metallurgico Brinell e consiste nel premere una sfera levigata d’acciaio temperato o di metallo duro di diametro “D”, per un prestabilito intervallo di tempo, con una prestabilita forza “F”(carico di prova), contro la superficie del pezzo o della provetta in esame e nel misurare il diametro medio “d” dell’impronta dopo la
rimozione del carico di prova. La durezza risulta, per un certo carico, inversamente proporzionale alla superficie dell’impronta lasciata dalla sfera sul pezzo. Il diametro D
della sfera di solito è di 10mm e il carico F più usato è di 3000 Kg (29.400 N). Per materiali più teneri, il carico può essere diminuito sino a 50 Kg (49 N), ciò per evitare che la sfera
penetri interamente nel materiale, sfondandolo. Il carico massimo deve essere raggiunto gradualmente e mantenuto per un tempo variabile da 10 a 15 secondi. Lo spessore del pezzo in prova deve essere almeno 8 volte la profondità dell’impronta. Il diametro dell’impronta d deve essere compreso fra un quarto e la metà del diametro della sfera D, altrimenti la prova non è valida. Impronta:calotta sferica. L’indice di durezza Brinell è
dato dal rapporto fra il valore del carico F e la superficie S dell’impronta riscontrabile sul materiale. Il suo simbolo è espresso con la sigla HB con F (CARICO) espresso in newton
(N). Il fattore 0,102 introdotto nella formula ha l’unico scopo di non mutare gli indici HB determinati in passato, esprimendo F in Kgf. Quindi si inserirà il fattore 0,102 solo se la forza la esprimiamo in newton. Con il simbolo S si indica il valore della superficie
dell’impronta che sarà una calotta sferica. Con la seguente formula si individua la superficie della calotta sferica: S= π*d*h. Ma per individuare il valore dell’altezza di penetrazione occorre fare alcuni passaggi matematici che portano ad una formula definitiva della durezza brinell con le seguenti grandezze come riportata: Si moltiplica per il valore 0.102 per ottenere i valori confrontabili con quelli delle prove precedenti all’uscita della normativa ISO, in cui i valori non si potevano più esprimere in Kgf, ma bisognava esprimerli in N. Il carico che si applicherà al provino non sarà casuale ma dovrà seguire delle determinate regole e relazioni.
