diapositiva 1 - rai · title: diapositiva 1 author: sabric created date: 4/18/2014 11:28:57 am
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Prof. A. Battistelli
Materiale da costruzione Materiale di origine minerale (si estrae da pietre) per
costruire: oggetti, costruzioni edili, materiale tecnico
ed elettronico, mezzi, attrezzi, ecc..
Come si ricavano In genere vengono estratti da minerali con procedimenti lunghi e costosi (rame, alluminio). Raramente si trovano puri in pepite (oro, rame, argento). LEGHE: i metalli sono generalmente utilizzati in leghe: miscugli di metalli o metallo + non metallo (acciaio=ferro+carbonio)
Fondono, non bruciano Una volta estratti dal minerale (separati da altri minerali e impurità), vengono fusi ad alte temperature. Ogni metallo fonde a temperature diverse. L’unico fuso a temperatura ambiente è il mercurio
Plasticità e resistenza meccanica I metalli sono diversi nella capacità di resistere alle sollecitazioni e nella facilità di lavorazione. I più plastici sono anche meno resistenti alle sollecitazioni. Alcuni vengono lavorati anche a freddo.
Prof. A.Battistelli
ASPETTO E PESO SPECIFICO COLORE > quasi tutti grigio, tranne l’oro e il rame e le sue leghe
LUCENTEZZA > più o meno dall’aspetto brillante
PESO SPECIFICO > piuttosto pesanti (1dm3 può pesare 3/20 kg)
COMPORTAMENTO AL CALORE CONDUCIBILITÀ TERMICA > da buona a ottima DILATAZIONE TERMICA > si dilatano facilmente al calore
FUSIBILITÀ e STAMPABILITÀ > tra i 200 e i 1900 gradi circa
CONDUCIBILITÀ ELETTRICA In genere ottima o buona
RESISTENZA ALLA CORROSIONE In genere ottima o buona
Prof. A.Battistelli
RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI MECCANICHE Molto buona soprattutto per le leghe, più bassa nei metalli più malleabili e duttili
Bassa: ghisa
Alta: acciaio
Bassa: piombo
Alta: ghisa
Bassa: ghisa
Alta: acciaio
Bassa: rame
alluminio
Media: acciaio
Bassa: ghisa
rame
Alta: acciaio
RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI MECCANICHE Molto buona soprattutto per le leghe, più bassa nei metalli più malleabili e duttili
Prof. A.Battistelli
PROPRIETÀ MECCANICHE
Trazione Compressione Flessione Torsione Taglio Durezza Elasticità
Bassa: stagno
alluminio
Alta: ghisa
rame
acciaio
Bassa: ghisa
Alta: rame
alluminio
COME PUÒ ESSERE LAVORATO Alcuni metalli sono molto duttili e malleabili (alluminio, rame, stagno) Alcuni hanno temperature basse di fusione=sono facilmente stampabili (alluminio, stagno)
Prof. A.Battistelli
PROPRIETÀ TECNOLOGICHE
Fusibilità Malleabilità
Duttilità Saldabilità Temperabilità
Diventa un filo sottile
Diventa una lamina sottile
Prof. A.Battistelli
L E G G E R I • ALLUMINIO (2,7kg/dm3) > bassa temperatura di fusione, resiste a
corrosione, buon conduttore termico ed elettrico, malleabile e duttile
• TITANIO (4,5kg/dm3) > buone resistenze meccaniche, resiste a corrosione
P E S A N T I FERRO (7,9kg/dm3) > utilizzato in lega con carbonio e/o altri metalli, buone resistenze meccaniche, arrugginisce facilmente
RAME (8,9kg/dm3) > ottimo conduttore termico ed elettrico, duttile e malleabile, resiste a corrosione
STAGNO (7,3kg/dm3) > bassa temperatura di fusione, malleabile, resiste a
corrosione
P E S A N T I S S I M I ARGENTO (10,7kg/dm3) > miglior conduttore elettrico, ben lavorabile
ORO (19,3kg/dm3) > prezioso, ottima conducibilità, resistente alla corrosione, ben lavorabile
PIOMBO (11,3kg/dm3) > scarsa resistenza plastica
MERCURIO (13,6kg/dm3) > liquido a temperatura ambiente
Camion da miniera:
ha le ruote di 3 m di
diametro.
Filoni metalliferi:
nascosti negli strati di
roccia.
Miniera a cielo aperto
MINERALI PER L’ESTRAZIONE
DEL FERRO
• Ematite
• Magnetite
• Limonite
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SIDERURGIA = settore industriale per la produzione di ghisa e acciaio
1. Minerale ferroso + carbon coke + fondente > fondono nell’altoforno
2. Si ottiene ghisa fusa che con il carro siluro arriva in acciaieria
3. La ghisa viene trasformata in acciaio in un forno ad ossigeno (diminuendo la % di carbonio sotto il 2%)
4. L’acciaio in lingotti viene lavorato in «laminatoio» per ottenere semilavorati (bramme, billette e blume) e prodotti finiti: travi, lamiere, barre, tubi, profilati
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Carro siluro
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1. L’altoforno ha le pareti d’acciaio, l’interno in mattoni refrattari e l’esterno ingabbiato in una struttura metallica.
2. Una valvola è situata sulla bocca per permettere il caricamento delle materie prime senza far uscire i gas caldissimi della combustione.
3. Un crogiolo gigantesco è ricavato sul fondo con gli ugelli per il soffiaggio dell’aria compressa surriscaldata che mantiene la combustione.
4. I tubi per il tiraggio dei gas terminano in un impianto ausiliario per la depurazione e il recupero dei gas ancora combustibili.
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3. Lingotti
o colata
continua Dall’altoforno
all’acciaieria Da ghisa ad acciaio
2.La ghisa «perde» carbonio e
diventa acciaio
2. Forno a
ossigeno: convertitore
4.Lavorazione dei
lingotti o delle bramme
5. Diventano
semilavorati o prodotti
per le industrie
Laminazione Una barra (bramma)
di acciaio viene
riscaldata e fatta
passare tra 2 rulli per
assottigliarla
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Trafilatura
Una barra cilindrica di acciaio
(billetta) viene riscaldata e fatta
passare attraverso un foro rastre-
mato (che si restringe) per farla
diventare un tondino o un filo.
Estrusione Un lingotto di acciaio
viene riscaldo ad alte
temperature e spinto da
un pistone verso un foro
Deformazione a
freddo
Stampaggio di un lavello inox
con stampi e controstampi in 4 fasi.
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Imbutitura
Un punzone spinge il metallo contro uno stampo
Coltello forgiato
1. Una barra di acciaio inox è il semilavorato di partenza.
2. Fucinatura: dopo aver arroventato la barra sulla fucina la si appoggia
sullo stampo. Quando scende il controstampo la barra si deforma.
3. Pezzo fucinato: si formano due parti piatte con un nodo centrale in
rilievo.
4 e 5. Tranciatura: il pezzo viene messo sotto una tranciatrice che taglia la
sagoma del coltello. La parte restante (sfrido) verrà rifusa.
6. Finitura: il coltello viene completato con l’arrotatura e la satinatura della
lama. Infine viene applicato il manico.
Prof. A.Battistelli
La fonderia è organizzata in quattro reparti: - nel primo viene costruito il modello del pezzo in legno duro;
- nel secondo viene preparata la forma in due pezzi con terra refrattaria;
- nel terzo avviene la fusione del metallo nel crogiolo e la colatura del
metallo liquido nella forma, dove viene lasciato riposare fino a farlo
raffreddare e solidificare;
- nel quarto viene aperta la forma per estrarre il getto e poi rifinirlo.
Prof. A.Battistelli
L’acciaio riscaldato per
le lavorazioni si ossida
moltissimo. Dopo la
fucinatura o lo
stampaggio….
..il pezzo viene fissato
su un tornio che ruota,
mentre una lama taglia
trucioli di metallo..
…rendendo il componente
perfettamente liscio e
dalle dimensioni richieste.
Prof. A.Battistelli
L’acciaio da costruzione:
- ha resistenza meccanica;
- facilità di lavorazione;
- può arrugginire.
L’acciaio da utensili è:
- molto duro.
L’acciaio inox è:
- duro;
- lucente;
- non arrugginisce.
L’acciaio al manganese:
- resiste bene all’usura.
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• lega di ferro e carbonio (dal 2 al 4%)
• ha un’ottima fusibilità
• Resiste bene a compressione (schiacciato)
• Non resiste a trazione e flessione
• Perciò non è adatto per strutture di grattacieli, ma per oggetti come tombini e fontanelle stradali
Prof. A.Battistelli
L’alluminio si ricava da un minerale
detto bauxite, di aspetto terroso e
colore rosso mattone.
L’estrazione del metallo è lunga,
molto complessa, in diverse fasi e
necessita di una grande quantità di
energia. Si ottengono due tipi di
prodotto:
• l’alluminio metallico
• l’alluminio elettrolitico utilizzato
per i cavi elettrici e telefonici.
Prof. A.Battistelli
La scala pieghevole ha:
- resistenza meccanica;
- resistenza alla corrosione;
- leggerezza.
Il radiatore è:
- in alluminio comune, buon
conduttore
I cavi dell’alta tensione:
- sono in alluminio
elettrolitico
Le carrozze ferroviarie:
- sono costruite con leghe
leggere di alluminio e
magnesio.
Prof. A.Battistelli
Il rame si ricava da numerosi minerali, uno dei più importanti è la calcocìte.
L’estrazione del metallo è molto complessa e porta a due tipi di prodotto: il rame metallico e il rame elettrolitico.
Prof. A.Battistelli
Il tubo di rame comune è:
- resistente alla corrosione;
- facile da lavorare.
Il motore elettrico ha:
- l’avvolgimento in filo di rame
elettrolitico.
Il rubinetto è:
- di ottone, lega che possiede
durezza, facilità di fusione e
resistenza alla corrosione.
La campana è:
- di bronzo, lega che resiste bene
all’usura.
Prof. A.Battistelli
Con il riciclo dell’alluminio si risparmia il 95% dell’energia.
Nel bidone alluminio
• lattine per bibite
• latte con simbolo “AL”
• bombolette spray senza le
parti in plastica
• fogli di alluminio
• vaschette per alimenti
70% rottame italiano
30% d’importazione
Prof. A.Battistelli
Prof. A.Battistelli
Metalli a confronto (7’): http://www.youtube.com/watch?v=QitWY7pwDhE
Alluminio (1’ 50’’): http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=tOK--ZETKkA&NR=1
Lattine di alluminio (4’50’’): http://www.youtube.com/watch?v=U5-ZY12eldw
Forgiatura dell’acciaio (4’50’’): http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=c6p2OV4wg0A&NR=1
Alluminio > In inglese http://www.youtube.com/watch?v=yqX8mGCmNBc
Campane di bronzo (5’) : https://www.youtube.com/watch?v=9zLNK53V-7M
Lavello in acciaio (5’) : https://www.youtube.com/watch?v=GMuOasdyXuY
Produzione di una tromba (5’) : https://www.youtube.com/watch?v=FrG6nvOHB1w
Anelli d’oro (5’,30’’) : https://www.youtube.com/watch?v=iuRsNJ7Oy0Y
Dadi e bulloni (4’,48’’) : https://www.youtube.com/watch?v=liBCO0NXATo
Lampadari in ferro battuto (5’,35’’): https://www.youtube.com/watch?v=pwIXGoia7dE
Produzione dell’acciaio (complesso; 8’27’’) : https://www.youtube.com/watch?v=XlcLpaqL11w