ITALIANO

1. STRUTTURA DEI MATERIALI METALLICI (4 h).
Tipi di reticoli cristallini. Difetti e meccanismi di deformazione plastica.
Diagrammi di stato per materiali puri e leghe (4 h). Diagramma Ferro-Cementite.
Meccanismi di rinforzo: indurimento per soluzione solida, deformazione plastica, tempra, affinamento della grana.
2. TRATTAMENTI TERMICI (8 h).
Tempra di solubilizzazione e invecchiamento, tempra martensitica e rinvenimento.
Altri trattamenti termici e termo-chimici. Classificazione dei trattamenti termici. Temprabilità degli acciai.
3. CRITERI DI SCELTA DI UN MATERIALE METALLICO (8 h).
Classificazione degli acciai e delle leghe d’alluminio.
Proprietà rilevanti e loro misura. Prove meccaniche: prova di trazione, prove di durezza, prova di resilienza. Cenni sulle prove di fatica e di scorrimento.
4. PROCESSI DI FONDERIA (16 h).
Fusione e solidificazione, meccanismi di solidificazione ideali e reali. Difetti dei prodotti di fonderia. Fonderia in forma transitorie e permanente. Processi di fonderia in terra, fonderia con modello transitorio (in sabbia, polistirolo, a cera persa). Fonderia in conchiglia, per gravità, pressofusione e iniettofusione, squeeze casting, colata centrifuga.
5. LAVORAZIONI PER DEFORMAZIONE PLASTICA (16 h).
Principi delle lavorazioni per deformazione plastica, criteri di plasticità, calcolo di forze, lavoro e potenza nei processi di deformazione plastica.
6. PROCESSI DI DEFORMAZIONE PLASTICA
Laminazione, Trafilatura, Estrusione, Forgiatura e Stampaggio.
7. TAGLIO DEI METALLI (16 h).
Meccanismi di formazione del truciolo, influenza dei parametri di taglio sulla formazione del truciolo, materiali per utensili, meccanismi di usura e durata degli utensili. Ottimizzazione dei parametri di lavorazione. Generalità sui processi di Tornitura e Fresatura.

Lucidi delle lezioni, reperibili sul sito del Docente.
Testi consigliati:
S. Kalpakjian e S.R. Schmid, Tecnologia Meccanica, Ed. Pearson-Prentice Hall.
M.P. Groover, Tecnologia Meccanica, Ed. CittàStudi.
F. Gabrielli, R. Ippolito, F. Micari, Analisi e tecnologie delle lavorazioni meccaniche, Ed. McGraw-Hill.

Il corso si propone i seguenti obiettivi:
Fornire conoscenze e competenze sulle leghe metalliche, le loro proprietà e le applicazioni in relazione alle strutture e ai trattamenti. Saper interpretare i risultati di prove di caratterizzazione meccanica.
Comprendere il comportamento meccanico dei materiali metallici e i relativi fenomeni di cedimento in esercizio.
Avere la capacità di analizzare i risultati di una prova di caratterizzazione meccanica.
Saper scegliere i processi adatti per conferire a una lega metallica le proprietà desiderate.
Saper scegliere le metodologie di prova più opportune per rivelare l’esito di processi tecnologici destinati a conferire le proprietà volute.
Fornire conoscenze sui processi di lavorazione dei metalli.
Conoscere i fenomeni che presiedono alla solidificazione di un getto di fonderia, i legami fra i parametri tecnologici e le proprietà di un manufatto, i vincoli connessi alle tecnologie di fabbricazione relative.
Essere in grado di progettare forme di geometria semplice per getti.
Conoscere i fenomeni che intervengono nei processi di deformazione plastica e di asportazione di truciolo in un metallo ed il loro effetto sulle proprietà del materiale.
Calcolare con relazioni semplificate forze ed energie per la deformazione plastica e l’asportazione di truciolo.
Comprendere e riconoscere l’origine dei difetti in manufatti.
Conoscere i difetti di lavorazione ed individuarne i possibili rimedi.

Analisi matematica II; Fisica.

Lezioni frontali in aula.
Visite presso aziende e/o laboratori.

Esame orale.
La prova si prefigge lo scopo di accertare le conoscenze acquisite dallo studente, le capacità di saper descrivere e comprendere gli argomenti di studio. La capacità di trarre conclusioni e di risolvere problemi.

Per i soli gli iscritti al corso di Ingegneria Aeronautica, Meccanica, Energetica, Curriculum "Meccanica", il corso è diviso nei due esami:
- TECNOLOGIA MECCANICA (APPROFONDIMENTO) [A14109] che comprende i contenuti descritti ai punti 1, 2 e 3.
- TECNOLOGIA MECCANICA [A14095] che comprende i contenuti descritti ai punti 4, 5, 6 e 7.

Introduzione alle strutture dei materiali metallici ed alle loro proprietà.
Tipi di legami atomici. Legami forti e deboli. Direzionalità dei legami. Legami metallici; Reticoli cristallini. Trasformazioni allotropiche. Difetti nei cristalli: difetti puntuali, di linea e di superficie. Interazione fra i difetti. Ricristallizzazione.

Prove meccaniche e caratterizzazione dei materiali metallici.
Introduzione alle prove meccaniche: tipi di prove, scopi e normative; Concetto di prova statiche e prova dinamica; Prova di trazione. La macchina universale di prova. Geometrie dei campioni. Prova di trazione: curva sigma-epsilon. Misura dei moduli elastici. Deformazioni in campo elastico e plastico. Energia di deformazione. Fenomeni dello snervamento e dell’incrudimento. Strizione. Misura delle sollecitazioni e degli allungamenti notevoli. Confronto tra diagramma reale e ingegneristico.
Prove di durezza. Definizione della durezza e regole generali. Prova di durezza Brinell, Vickers e Rockwell. Prova Poldi e prova di microdurezza. Legame fra durezza e resistenza per gli acciai.
Prove dinamiche. Prova di resilienza e definizione di tenacità. Pendolo Charpy, tipi di provette. Prova di fatica. Spettri e modalità di carico. Costruzione delle curve di Whöler e Height. Definizioni del carico limite di fatica.

Diagrammi di stato.
Solubilità allo stato solido e liquido. Legge delle fasi o di Gibbs, passaggi di stato liquido-solido. Soluzioni sostituzionali e interstiziali. Influenza della temperatura sui limiti di solubilità. Trasformazioni adiffusionali. Legame fra struttura e proprietà. Soluzioni sovrassature. Composti intermetallici. Diagrammi di stato a completa miscibilità; Regola della leva. Diagrammi di stato a completa imiscibilità ed a miscibilità parziale, con formazione di eutettico. Eutettico, Eutettoide e Reazione Peritettica. Diagramma di stato Ferro-Cementite.

Trattamenti termici dei materiali metallici.
Tempra di soluzione. Trattamenti termici delle leghe leggere (tempra ed invecchiamento). Proprietà meccaniche in funzione del trattamento subito. Variazione delle strutture cristalline durante l'invecchiamento, effetto tempo-temperatura.
Tempra martensitica. Diagramma di stato ferro cementite. Strutture di non equilibrio degli acciai. Trattamenti termici degli acciai, diagrammi TTT (IT e CCT).
Temprabilità degli acciai: prova Jominy, temprabilità Grossmann, effetto della percentuale di carbonio e della percentuale di elementi di alligazione.
Classificazione dei trattamenti termici: processo, scopo e caratteristiche finali del prodotto.

Trattamenti termici superficiali.
Tempra superficiale (fiammatura, tempra ad induzione, tempra laser) e carbocementazione (in fase solida, liquida e gassosa).

Classificazione degli acciai secondo le proprietà, la composizione chimica, l'applicazione. Acciai inossidabili.
Classificazione delle leghe d’alluminio (serie da 1000 a 8000).

Processi di fonderia.
Fonderia in terra, principi generali, attrezzature, le caratteristiche del processo, caratteristiche tipiche dei prodotti.
Processi di fonderia in conchiglia, Colata per gravità. Principi generali, attrezzature, caratteristiche del processo, caratteristiche tipiche dei prodotti.
Processi di fonderia in conchiglia, Iniettofusione, Pressofusione, Squeeze Casting,
Fonderia a cera persa e fonderia centrifuga. Principi generali, attrezzature, caratteristiche del processo, caratteristiche tipiche dei prodotti.

Introduzione ai processi di deformazione plastica.
Principi delle lavorazioni per deformazione plastica. Diagramma sigma-epsilon ingegneristico e vero. Lavorazioni a caldo e a freddo. Calcolo del lavoro parallelepipedo. Rendimento della lavorazione, effetto dell’attrito e lavoro reale. Lavoro per attrito e lavoro compiuto per deformazione non parallelepipeda. Criterio di Tresca e cerchi di Mohr. Metodo dell'elemento sottile (Slab) per il calcolo dell'energia specifica di deformazione. Metodo semplificato e metodo esatto.

Processi di deformazione plastica.
Laminazione: Generalità sul processo, condizioni di imbocco spontaneo, massima riduzione e sua dipendenza dai parametri di lavorazione, calcolo della forza, della coppia e della potenza. Apparecchiature ed impianti, gabbie di laminazione.
Produzione di tubi saldati e non (laminatoio Mannesman e a passo del pellegrino).
Trafilatura: Generalità, sollecitazioni durante la trafilatura, ottimizzazione dell’angolo di trafila, massima riduzione, calcolo della forza e dell’energia, fenomeno dell’incrudimento e sua influenza nel processo, difetti, apparecchiature ed impianti.
Estrusione: Generalità sull’estrusione, estrusione diretta, inversa, idrostatica, mista e per urto, sollecitazioni, difetti nei prodotti estrusi, angolo della matrice, difetti.
Fucinatura e stampaggio: Generalità sul processo, determinazione delle forze di stampaggio. Generalità sulla progettazione degli stampi e delle forme, progettazione del canale di bava. Difetti nei prodotti stampati.

Introduzione ai processi di taglio.
Generalità sul taglio. Meccanica della formazione del truciolo e morfologia del truciolo. Forze nel taglio ortogonale e determinazione dell'angolo di scorrimento. Influenza della geometria dell'utensile sui meccanismi di taglio e sulle sollecitazioni. Aspetti termici nel taglio, fluidi lubrorefrigeranti e loro uso.

Gli utensili.
Materiali per utensili, caratteristiche richieste, effetto della velocità e della temperatura. Utensili in acciaio, HSS ed in lega fusa. Utensili in carburo sinterizzato (metodo di produzione dell'utensile), utensili ceramici, utensili in diamante e Nitruro Cubico di Boro. Rivestimenti per utensili.
Usura degli utensili: Meccanismi di usura degli utensili. Effetto della velocità e delle condizioni di processo. Definizione degli indicatori di usura. Effetto dei parametri di processo sulla durata dell'utensile. Legge del Taylor generalizzata. Ottimizzazione della velocità di taglio: costo minimo; tempo minimo.

Le macchine.
Torni e utensili da tornio. Architettura delle macchine e geometrie degli utensili. Definizione dei parametri di processo in tornitura. Operazioni eseguibili, esempi di macchine.
Fresatrici ed utensili da fresatura. Architettura delle macchine e geometrie degli utensili. Operazioni eseguibili. Definizione dei parametri di processo in fresatura. Fresatura in concordanza e discordanza, Esempi di macchine.

Italian

1. ATOMIC STRUCTURE IN METALS AND ALLOY (4 h)
Solidification, crystalline defects and their interactions.
2. PHASE DIAGRAMS (8 h).
Thermally activated processes and diffusion in solids. Heat treatments. Effect of structure and heat treatments on metals and alloy properties (8 h).
3. ENGINEERING ALLOYS
Mechanical properties of metals and characterisation tests (8 h).
4. FUNDAMENTALS OF METAL CASTING (16h).
Overview of casting technology. Solidification and cooling. Defect and methods to control/avoid the defects, foundry practice. Product design considerations. METAL CASTING PROCESSES: sand casting, permanent-mould casting processes, wax casting, foam casting, centrifugal casting.
5. FUNDAMENTALS OF METAL FORMING (16 h).
Overview of metal forming. Material behaviour in metal forming. Effect of temperature in metal forming.
6. BULK DEFORMATION PROCESSES
Rolling, forging, extrusion, wire and bar drawing.
7. METAL MACHINING (16 h).
Overview of machining technology. Theory of chip formation in metal machining. Force relationships and the merchant equation. Power and energy relationships in machining tools materials. Tool materials and tool wear mechanisms. Turning and milling operations.

Slides showed at the lessons, available on the teacher's website.
Recommended Books:
Serope Kalpakjian, Manufacturing Engineering & Technology, Pearson College Div.
M.P. Groover, Introduction to Manufacturing Processes, Wiley

The course has the following goals:
Provide knowledge and skills on metal alloys, their properties and applications concerning structures and treatments.
Know how to perform and interpret a mechanical test.
Know the mechanical behaviour of metallic materials and the failure phenomena during operation.
Select the right processes to give the desired properties to a metal alloy.
Select the appropriate test methods to confer the desired properties and to verify the outcome of technological processes.
Provide knowledge and skills about the manufacturing processes of metals and alloys.
To know the phenomena occurring during the foundry process, the metal forming and the machining operations.
To know the effect of the process parameters on the product defects and the mechanical/physical properties.
To know how to identify the defects of the workings, the origins and the methods to eliminate/reduce them.

Analisi matematica II; Fisica.

Lectures.
Visits at companies or laboratories

Oral examination.
The test is intended to ascertain the knowledge acquired by the student, the ability to describe and understand the topics of study. The ability to draw conclusions and solve problems.

For students enrolled in the course of Aeronautical, Mechanical, Energy Engineering, "Mechanics" Curriculum, the course is divided into two exams:
- TECNOLOGIA MECCANICA (APPROFONDIMENTO) [A14109] which includes the contents described in points 1, 2 and 3.
- TECNOLOGIA MECCANICA [A14095] which includes the contents described in points 4, 5, 6 and 7.

Introduction to materials behaviours.
The structure of metals. Types of atomic bonds. The crystal structure of metals, deformation and strength of single crystals, grains and grain boundaries, plastic deformation of polycrystalline metals. Recovery, recrystallization, and grain growth. Cold, warm, and hot working.

Mechanical behaviour of metals and testing.
Tensile test. Sample geometry, Stress-Strain curve. Measure of Young modulus, Yield Strength and Tensile Strength. Hardness tests: Brinell, Vickers and Rockwell tests. Overviews on impact test (Charpy), creep test and fatigue test (Whöler-Height curves).

Phase Diagrams
Cooling of pure metals and alloys. Gibbs law. Solid solution. Effect of temperature on the solubility. Intermediate phases. Binary phase diagram for complete, partial and incomplete solubility. Eutectic, eutectoid and peritectic reaction. Phase diagram for iron–carbon system.

Heat treatments of metals.
Heat Treatment of nonferrous alloys: solution hardening and aging. Heat treatment of ferrous alloys, hardenability of ferrous alloys, TTT curves (IT and CCT). Jominy and Grossmann test. Effect of carbon and elements on the hardenability. Case Hardening and annealing. Surface heat treatment (methods and equipment). Heat treatment classification.

Steels and aluminium alloys classification

Metal-casting Processes and Equipment.
Introduction on foundry process. Fundamentals of Metal Casting, Solidification of Metals, Heat Transfer, Cooling and Defects. Rapid Solidification. Design Considerations in Casting.
Metal-casting Processes and Equipment: sand casting, wax casting, foam casting, centrifugal casting, die casting. Casting Techniques for Single-crystal.

Introduction on plastic deformation process.
Principles of plastic deformation processing. True sigma-epsilon diagram. Hot and cold working. Calculation of the parallelepiped work. Machining efficiency. Effects of friction and real work. Work due to friction and by non-parallelepiped deformation. Tresca criterion of plasticity and Mohr circles. Thin element method (Slab) for the calculation of the specific strain energy. Simplified method and exact method.

Forming and Shaping Processes and Equipment
Metal-rolling Processes and Equipment.
Metal-forging Processes and Equipment, Open-die Forging, Impression-die and Closed-die Forging, Various Forging Operations, Forging Defects, Die Design, Die Materials, and Lubrication.
Metal Extrusion and Drawing Processes and Equipment. The Extrusion Process, Extrusion Defects, Design Considerations, Extrusion Equipment.
The Drawing Process, Drawing Practice, Drawing Defects and Residual Stresses, Drawing Equipment.

Machining Processes and Machine Tools
Introduction on machining process. Fundamentals of Machining, Mechanics of Cutting, Cutting Forces and Power, Temperatures in Cutting, Tool Life: Wear and Failure. Cutting-tool Materials and Cutting Fluids. The Turning Process, Lathes and Lathe Operations. Machining Processes: Milling and Milling Machines. Overview on Machining Centres, Machine-tool Structures, and Machining Economics.