I tre esercizi 144-145-155

1. In una prova di durezza Brinell per un alluminio in lastra spesso 10 mm, si ottiene un valore HB300 con una sfera in acciaio temprato di diametro unificato 10 mm. Sapendo che il carico applicato è di 29400N, si valuti il valore di diametro dell’impronta (d) letto dall’operatore.

Soluzione: per calcolare il valore del diametro dell’impronta occorre invertire la formula classica della prova di durezza Brinell. Si consiglia di procedere mediante una prima sostituzione dei dati numerici (con le seguenti unità di misura: F in N, D in mm, HB in N/mm²), per poi procedere all’inversione dell’equazione avente come incognita d².

2. Una prova di durezza Vickers è effettuata con un carico di 294 N su un acciaio temprato. Sapendo che l’operatore ha misurato una media delle diagonali pari a 0,25 mm, si determini il valore di durezza rilevato.

Soluzione: utilizzando la formula della prova di durezza in esame risulta

3. Si deve tornire un pezzo avente diametro iniziale esterno e finale interno pari a 40 mm con un utensile ad inserto in carburo triangolare. Sapendo che il materiale da lavorare è un acciaio inossidabile AISI 316 (presenta difficoltà di lavorazione) e che il diametro finale esterno ed iniziale interno è di 20 mm, si determini il valore del numero di giri della macchina utensile nel caso di tornitura interna ed esterna. Si imposti inoltre il calcolo per una prima fase di sgrossatura ed una seconda di finitura. Il tornio a disposizione ha la seguente gamma di velocità [rpm]:

45	57	70	90	120	150	200	250
310	390	495	620	825	1035	1389	1750

n (finitura esterna)= ____________________________

n (sgrossatura interna)= ________________________

n (finitura interna)= ____________________________

Risposta: per procedere bisogna tenere a mente che la velocità di taglio V_t in finitura è superiore di 1,5 volte a quella di sgrossatura. La velocità di taglio per le lavorazioni esterne è a sua volta 1,5 volte più alta di quella da adottarsi per le lavorazioni interne.

Per risolvere il problema o si usano gli abachi grafici oppure si utilizza la formula che fornisce il numero di giri del mandrino della macchina in funzione della velocità di taglio (misurata in m/minuto), e del diametro del pezzo da lavorare (misurato in mm).

dove con F si è indicato il diametro generico.

Nel seguito indicheremo con D il diametro maggiore (40mm) e con d il diametro minore (20mm).

Si procede ora alla valutazione della velocità di taglio in sgrossatura esterna per il materiale di cui a disegno.

Il materiale è un acciaio inossidabile, di difficile lavorazione (assimilabile come molto duro) che deve essere tornito con utensile in carburo.

Dalle tabelle in possesso di ciascun allievo è facile ottenere, incrociando la linea del materiale (acciaio duro) con la colonna dell’utensile (W – Widia che è utensile in carburo o nitruro sinterizzato) relativamente alla sgrossatura esterna una velocità V_tse=65m/minuto.

Da questa velocità ricaviamo tutte le altre tre:

velocità di taglio per finitura esterna

velocità di taglio per sgrossatura interna

velocità di taglio per finitura interna

n (sgrossatura esterna) teorico= n_se

visto il risultato si deve scegliere fra 495rpm e 620rpm. Si sceglie il valore di 620rpm in quanto, lavorando il pezzo esternamente, per mantenere quasi costante la velocità di taglio si deve avere un numero di giri che aumenta al diminuire del diametro.

La costanza della velocità di taglio è condizione indispensabile per mantenere le migliori condizioni di taglio possibili.

In modo analogo si ricavano:

per cui si sceglie il valore fra 1389rpm e 1750rpm, che risulta essere più conservativo rispetto alla velocità di taglio in modo da preservare l’usura dell’inserto. Per tali ragioni si deve scegliere il valore di 1389rpm.

in questo caso il foro ha diametro iniziale di 20mm e le velocità di rotazione fra cui scegliere risultano 620rpm ed 825rpm. Si sceglie una velocità di rotazione pari a 620rpm perché con il procedere della sgrossatura, il foro aumenta di diametro e si mantiene così abbastanza costante la velocità di taglio.

per cui si sceglie il valore fra 495rpm e 620rpm. Si sceglie una velocità di rotazione del mandrino di 495rpm che risulta essere più conservativo rispetto alla velocità di taglio in modo da preservare l’usura dell’inserto.