Principali Categorie di Materiali PDF

Principali categorie di materiali I metalli La produzione, nel senso qui usato, è concentrata sulla realizzazione di componenti e assemblaggi fatti con materiali in grado di sopportare carichi o di soddisfare altre funzioni tecniche (condurre l'elettricità, isolare, ecc.). Ci focalizziamo sulla tra...

Principali categorie di materiali I metalli La produzione, nel senso qui usato, è concentrata sulla realizzazione di componenti e assemblaggi fatti con materiali in grado di sopportare carichi o di soddisfare altre funzioni tecniche (condurre l'elettricità, isolare, ecc.). Ci focalizziamo sulla trasformazione dei materiali di partenza in prodotti utilizzabili. La maggior parte di questi materiali sono prodotti di operazioni produttive preliminari (processi primari). I materiali in ingresso spesso possono essere ottenuti attraverso un certo numero di sequenze alternative, alcune delle quali molto più corte di altre. Sarebbe tuttavia troppo frettoloso concludere che i processi più complessi siano necessariamente più costosi. Molto spesso l'economia dipende da un fattore di scala; si può comprare una striscia di acciaio a prezzo inferiore rispetto a una polvere, in parte a causa della maggiore quantità prodotta sotto forma di striscia. I metalli sono ancora la categoria di materiali ingegneristici usata più spesso, la crescita della loro produzione (soprattutto quella dell'acciaio) in passato è stata usata come un indicatore dello sviluppo industriale. Con la progressiva evoluzione di molti prodotti dovuta all'affermarsi delle plastiche e della microelettronica, queste relazioni non sono più valide, soprattutto nelle nazioni maggiormente industrializzate. L'acciaio rappresenta ancora una porzione predominante di tutta la produzione di metalli ma altri metalli offrono proprietà uniche e sono indispensabili. La bassa densità del magnesio e il rapporto elevato resistenza su massa del titanio hanno portato a un incremento del loro uso nonostante la grande quantità di energia necessaria per produrli. I minerali, spesso ossidi e solfuri, sono la principale fonte di metalli. Varie tecniche vengono usate per trasformarli in modo da facilitare l'ulteriore processamento. I metalli vengono estratti su vasta scala in impianti dedicati mediante varie tecniche. In questa sede ci concentreremo solo sull’ulteriore trasformazione dei metalli analizzando le tecniche che in figura si trovano al di sotto della linea rossa. I metalli puri hanno specifiche applicazioni (per esempio, il rame e l'alluminio per realizzare fili conduttori) ma le leghe sono usate molto più spesso. Molte leghe vengono processate passando per lo stato fuso; alcune saranno usate per realizzare componenti di forma complessa ma la maggior parte viene trasformata in forme semplici adatte per i processi per deformazione plastica. I successivi forgiati, sezioni da costruzione, fili, tubi e lamiere potranno essere utilizzati direttamente ma alcuni saranno ulteriormente deformati in forme più complesse come pannelli per carrozzerie di automobile e lattine per bibite. Un percorso completamente differente viene seguito quando una polvere metallica (derivante da un processo primario o dalla atomizzazione del fuso) viene prodotta. In un altro approccio atomi (o meglio, ioni) vengono depositati in modo controllato per realizzare rivestimenti o componenti elettroformati. Le lavorazioni per asportazione di truciolo sono in grado di realizzare caratteristiche morfologiche speciali e produrre tolleranze dimensionali e finiture superficiali migliori su componenti ottenuti per colata o per deformazione plastica, oppure possono essere usate per realizzare componenti direttamente partendo da preforme semplici. I prodotti possono essere soggetti a trattamento termico per migliorare le proprietà. Tutti questi processi non solo impartiscono la forma desiderata, le dimensioni e altre caratteristiche ma modificano anche le proprietà meccaniche e di altro tipo. Cambiare la composizione con elementi in lega non è l'unico modo di modificare le proprietà; per una certa composizione le proprietà possono variare in modo sostanziale in funzione del processo produttivo. Molte leghe possono essere trattate per garantire, per esempio, una elevata resistenza specifica e questo giustifica l'esteso uso di leghe di alluminio nella produzione di aerei, di acciaio trattato termicamente o di leghe di titanio per i componenti maggiormente sollecitati e di leghe di magnesio quando il peso è la principale preoccupazione. Si noti anche che alcuni materiali come la ghisa sono molto più resistenti in compressione che in trazione. Prendendo in considerazione anche il comportamento dei materiali ad alta temperatura si ampliano le possibilità. Le proprietà meccaniche non sono gli unici attributi importanti e altre considerazioni, come la resistenza alla corrosione, possono diventare predominanti nella scelta del materiale e nella scelta del processo produttivo.