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PROCESSI DI PRODUZIONE METALLURGICA:

Gli acciai rapidi e la prova di durezza Vickers

Borghesi Mirko 5^O ITIS B.Castelli 2011-2012 TESINA ESAMI DI STATO

Gli acciai rapidi e la prova di durezza

Vickers

INTRODUZIONE GENERALE

Gli acciai rapidi vengono utilizzati per la realizzazione di utensili da taglio che richiedono elevati valori di resistenza meccanica e resistenza all’usura; vengono suddivisi in categorie differenti in base alla presenza o meno in lega del cobalto (Co) , mentre i restanti elementi di alligazione sono il cromo, il molibdeno, il vanadio ed il tungsteno (Cr, Mo,V,W). L’importanza degli acciai rapidi non è diminuita negli ultimi anni pur essendosi affermati altri materiali come il metallo duro e le ceramiche, questo perché esistono svariati tipi di acciaio rapido dotate di particolare composizione chimica che gli conferisce particolari caratteristiche meccaniche a caldo o a freddo e li rende adatti all’utilizzo in particolari ambienti. Solitamente gli utensili da taglio nelle condizioni di esercizio possono raggiungere in punti particolarmente sollecitati temperature dell’ordine di 700°C che provocano un’ usura generale dell’utensile in questione. In base alla loro composizione chimica gli acciai rapidi verranno impiegati in ambiti differenti:

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ACCIAI RAPIDIGli acciai rapidi sono acciai alto-legati che contengono grande

quantità di tungsteno (W) ed alte percentuali degli altri elementi di

alligazione (Cr, Mo,V) . Questi particolari acciai si suddividono in acciai rapidi ordinari e acciai super

rapidi.

ACCIAI RAPIDI ORDINARIGli acciai rapidi ordinari hanno una

percentuale di tungsteno (wolframio) dal 13% al 16% , hanno percentuali variabili di altri elementi di alligazione come Cr, Mo, V , non

contengono cobalto (Co).

ACCIAI RAPIDI SUPERIORI/SUPER-RAPIDI

Gli acciai rapidi superiori o superrapidi contengono una

percentuale maggiore di tungsteno variabile dal 18% al 22% e sono legati

con il cobalto (miglioramento resistenza ad alte temperature). Vengono utilizzati per il taglio di

materiali dotati di elevata durezza. Hanno la capacità di resistere a temperature molto elevate ma

contemporaneamente sono anche molto fragili.


UTENSILI DA TAGLIO RAPIDO : devono avere un buon compromesso fra durezza, tenacità, resistenza all’usura, resistenza al rosso e resistenza agli shock termici;

UTENSILI D’ACCIAIO RAPIDO DESTINATI A LAVORAZIONE A FREDDO (es. tranciatura, pressatura ecc...) bisogna raggiungere il grado massimo di durezza, tenacità, resistenza ad usura dovuta a fatica, resistenza strutturale ( utensili che raggiungono alte temperature) e stabilità dimensionale (utensili per la tranciatura).

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STORIA DEGLI ACCIAI RAPIDI

Gli utensili da taglio costituiti da acciaio rapido iniziarono ad essere prodotti a partire dal 1905 , prima d’allora i fogli metallici dovevano essere tagliati mediante apposite cesoie o con macchinari meccanici; l’utilizzo delle cesoie per tagliare una lamina metallica richiedeva molto tempo e molta fatica mentre l’utilizzo delle macchine meccanizzate richiedeva un tempo inferiore che però si traduceva in risultati più scadenti in termine di precisione. Il problema di dover lavorare una quantità di materiale metallico di molto superiore ai decenni precedenti, è sorto in seguito all’avvento della seconda rivoluzione industriale , in questo periodo grazie anche allo sviluppo della distribuzione dell’energia elettrica su vasta scala si realizzarono utensili da taglio costituiti in acciaio rapido che permettevano elevate capacità di taglio dovute anche all’elevata velocità di lavorazione senza incorrere in particolari rotture dell’utensile .

Dal punto di vista storiografico è risaputo che lo sviluppo dei moderni acciai rapidi è iniziato nella seconda metà del XIX sec. d.C. ma esistono prove che documentano tipi di acciaio simili prodotti precedentemente, un esempio di queste prove sono gli acciai temprati in Cina a partire dal XIII sec. a.C. , l’acciaio di Wootz prodotto in India intorno al 350 a.C. .

Lo sviluppo dei predecessori dei moderni acciai rapidi è avvenuto a partire dal 1868 quando Robert Forester Mushet, pioniere della moderna metallurgia, ha sviluppato l’omonimo acciaio (acciaio di

Cesoia manuale Cesoia meccanica

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Mushet dotato della seguente composizione: 4% ÷ 12% W, 2.5% Mn , 1.85% C.) . L’acciaio di Mushet è dotato della particolare caratteristica di poter raggiungere un grado di durezza maggiore dopo essere stato temprato in aria libera rispetto alla durezza raggiunta dai comuni acciai contemporanei in seguito ad un trattamento di tempra in acqua o in olio.

Questa grande innovazione tecnologica permise un aumento della produttività di quell’epoca, mentre nel corso dei 30 anni seguenti il maggior cambiamento introdotto fu la sostituzione del cromo con il manganese. I primi acciai rapidi veri e propri , furono prodotti nel 1899 e 1900 da Mausel White e da Frederick Winslow Taylor , affiancati da una serie di assistenti condussero alla Bethlehem Steel Company ,in Pennsylvania (USA) , una serie di esperimenti che consistevano nel sottoporre a vari tipi di trattamenti termici svariate tipologie di utensili costituiti da acciai di alta qualità (come ad esempio l’acciao di Mushet ) portandoli a temperature molto superiori a quelle desiderate di lavoro.

Robert Forester Mushet

Frederick Winslow Taylor

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http://en.wikipedia.org/wiki/Bethlehem,_Pennsylvania

http://en.wikipedia.org/wiki/Bethlehem_Steel


I loro esperimenti sono caratterizzati dal fatto che i due non ebbero rispetto delle conoscenze metallurgiche raggiunte fino a quel momento le quali erano fondate su leggi empiriche , in modo del tutto spregiudicato i due eseguirono una serie di esperimenti realizzando diverse combinazioni le quali venivano successivamente collaudate e di cui veniva prodotta una documentazione dettagliata riguardante i diversi lotti. Il risultato di questa serie di esperimenti è stata la trasformazione delle leghe esistenti in un nuovo tipo di acciaio capace di mantenere un elevato grado di durezza a temperature molto più elevate, caratteristica indispensabile per permettergli una maggiore velocità e profondità di taglio durante la lavorazione. L’acciaio prodotto nel 1904 dai due scienziati è stato classificato con la seguente sigla:

HS-18-4-1

In quanto conteneva il 18% di W (tungsteno), 4% di Cr e l’1% di V.

La nascita degli acciai rapidi ha portato ad una sorta di rivoluzione degli utensili da taglio industriali, permettendo loro una maggiore capacità di lavoro e la diminuzione delle rotture degli utensili stessi dovuta al raggiungimento di elevate temperature alla conseguente riprogettazione di tutti gli utensili da taglio in modo da poter sfruttare al massimo le caratteristiche degli acciai stessi e aumentare la velocità di lavoro di ogni utensile.. Ovviamente il processo studiato da Taylor e White venne brevettato ma nel giro di poco tempo il brevetto stesso venne contestato e persino annullato. Il primo acciaio rapido generalmente riconosciuto fu l’HS 18-0-1 precedentemente conosciuto come : HS 18-4-1 , progettato da Taylor e White. L’acciaio rapido che per moltissimi anni esso rimase l’unico acciaio usato nella maggior parte delle applicazioni, ed ancora oggi è largamente usato, è l’HS 18-0-1 che è una sorta di evoluzione dell’ HS 18-4-1, al giorno d’oggi però viene sempre maggiormente sostituito dai meno costosi e più versatili acciai rapidi al molibdeno. Nel 1912 si ebbe un decisivo miglioramento delle proprietà di taglio dell’acciaio al W in quanto venne aggiunto il cobalto come elemento alligante che portò al miglioramento della resistenza al rosso. Questo nuovo tipo di acciai rapidi vennero largamente utilizzati fino alla fine degli anni trenta, quando le difficoltà di approvvigionamento del W e l’aumento del suo prezzo diedero il via, negli Stati Uniti, allo sviluppo degli acciai rapidi al Mo che potevano essere legati o meno al cobalto (Co) e che ancora oggi non hanno rivali. La ricerca metallurgica contemporanea del settore non sta cercando acciai sostitutivi ma al contrario è orientata alla correzione delle formulazioni per migliorare l’effetto dei singoli alliganti e soddisfare specifiche esigenze d’impiego. La prima lega che è stata formalmente classificata come acciaio rapido è conosciuta come AISI denominazione T1, che è stata introdotta nel 1910.

N.B.Ai giorni nostri tutti gli acciai rapidi vengono indicati con la sigla HS seguita da vari numeri separati l’uno dall’altro da un trattino, questi numeri rappresentano la percentuale degli elementi in lega presenti nel seguente ordine:

W, Mo, V, Co.

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http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=it&langpair=en%7Cit&rurl=translate.google.it&u=http://en.wikipedia.org/wiki/American_Iron_and_Steel_Institute&usg=ALkJrhj63AyISMpBNA5QU4M8oHDA6_8EYA


MICROSTRUTTURA DEGLI ACCIAI RAPIDI

La composizione chimica di questi acciai è vastamente diversificata ma tutti questi acciai hanno una struttura metallografica simile fra di loro:

-allo stato ricotto possiedono una matrice ferritica ricchissima di carburi e la loro frazione volumetrica varia dal 25 al 33% .

-allo stato temprato la struttura è martensitica, ricca d’austenite residua (20-40%) con carburi indisciolti la cui frazione volumetrica varia dal 9 al 12% in base all’acciaio e alle modalità di austenizzazione.

Solitamente dopo aver ripetuto più volte la tempra ed il rinvenimento la struttura è martensitica rinvenuta ricca di carburi indisciolti e riprecipitati, si hanno poi quantità variabili di austenite residua, queste devono essere ridotte al minimo o addirittura eliminate.

HS 6-5-2 a piena tempra. Osservazione 1000X della sezione di una barretta laminata di diam.=10mm, si osserva martensite ed austenite con carburi ledeburitici omogeneamente disposti.

HS 6-5-2 temprato e rinvenuto. Osservazione a 1000X della sezione di una barretta laminata di diam.=10mm. Si osserva martensite rinvenuta e carburi ledeburitici omogeneamente dispersi.

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EFFETTO PRODOTTO DALL’AGGIUNTA DEGLI ELEMENTI IN LEGA Come precedentemente affermato la composizione degli acciai rapidi è variabile in quanto nella lega possono essere aggiunti specifici elementi , in quantità variabili per conferire determinate caratteristiche all’acciaio stesso e renderlo più consono all’utilizzo in particolari condizioni. In seguito riporterò gli effetti prodotti dall’alligazione dei seguenti elementi: carbonio, tungsteno e molibdeno, vanadio, cromo , cobalto.

CARBONIO

La presenza di carbonio negli acciai rapidi in “range ristretti” è dovuta alla forte influenza che questo elemento ha sulla formazione della morfologia dei carburi, sulla durezza della matrice e sulla stabilità dell’austenite residua. Per questo motivo il contenuto di carbonio negli acciai rapidi varia tra lo 0,7% e 1,60%. Il carbonio compie l’essenziale funzione di far raggiungere la massima durezza all’acciaio rapido grazie alla sua azione sui carburi e sulla matrice stessa, questa funzione è però correlata alla presenza degli elementi carburigeni che sono il W, il Mo e V. In seguito a studi approfonditi è stato dimostrato che il contenuto di carburi cresce all’aumentare del contenuto di carbonio con le modalità mostrate dal seguente schema:

Correlazione tra contenuto di carbonio e percentuale in volume di carburi negli acciai rapidi .

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E’ importante precisare che la durezza della martensite aumenta con la presenza di carbonio disciolto nella matrice, ovvero con la presenza di quantità di carburi disciolti nell’austenite prima della tempra che avviene solitamente in olio o in bagno di sale.

TUNGSTENO E MOLIBDENO

Il tungsteno ed il molibdeno sono i principali elementi carburigeni, i loro carburi sono morfologicamente simili e per questo motivo il Mo può sostituire il W secondo questo rapporto:

Mo : W = 1 / 2 circa

I due tipici carburi degli acciai rapidi sono quindi M6C ed M23C6 , questi presentano un solubilità nell’austenite molto differente e giocano un ruolo molto importante durante il rinvenimento.

-L’aggiunta di questi due elementi in lega migliora notevolmente la tenuta del tagliente dell’utensile in modo quasi lineare in base alla loro concentrazione in ampi range (4-20% W e 2-10% Mo).

- Migliorano la durezza a caldo e la resistenza al rinvenimento.

- Il Mo favorisce al decarburazione.

VANADIO

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L’aggiunta del vanadio come elemento alligante provoca la formazione di carburi durissimi che hanno la seguente formula VC , V4C3, questi conferiscono un notevole miglioramento alla resistenza all’usura e favoriscono l’indurimento secondario. La concentrazione di V deve essere bilanciata rispetto al contenuto di carbonio nel seguente modo :ogni 0,25% C bisogna aggiungere 1% di V.E’ necessario evitare l’eccesso di V rispetto al carbonio in quanto si potrebbe incorrere nell’espulsione del cromo dalla matrice. L’aggiunta del V inibisce l’ingrossamento del grano austenitico.

CROMO

L’aggiunta del cromo conferisce all’acciaio rapido la temprabilità ed una discreta resistenza all’ossidazione a caldo mentre viene ritardata al precipitazione dei carburi durante il rinvenimento. Nel corso degli anni è stato dimostrato che il cromo poteva sostituire il tungsteno creando acciai rapidi a basso tenore di W e alto di cromo, comunque al giorno d’oggi non viene aggiunto in percentuale superiore al 5,5% .

COBALTO

L’aggiunta del cobalto viene effettuata in percentuali tra il 3÷15% per migliorare la resistenza ad alta temperatura. Questo elemento non forma carburi ma al contrario si scioglie completamente nella matrice aumentando il punto di fusione dell’acciaio rapido, inoltre migliora la durezza al rosso e la tenuta del tagliente , riducendo però la tenacità e la resistenza alla decarburazione dell’acciaio. In seguito riporto lo schema che mostra l’influenza del Co sulla durezza dopo il trattamento termico degli acciai rapidi al tungsteno.

Correlazione tra contenuto di C e V negli acciai rapidi del tipo: 6% W, 5% Mo e 4% Cr.

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L’aggiunta di Co agisce principalmente sulle matrice innalzandone la durezza dopo un normale o particolare trattamento termico.

ALTRI ELEMENTI IN LEGA

Influenza del Co sulla durezza dopo il trattamento termico degli acciai rapidi al tungsteno.

Grafico che mostra gli effetti prodotti dal Co sulla durezza di un acciaio rapido HS 1-8-1 con tenore di carbonio C=1,08% temprato a 1200°C e rinvenuto a temperatura differente. La banda punteggiata verticale indica la quantità di Co ottimale.

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- L’aggiunta di silicio può modificare la morfologia dei carburi aumentando la durezza dell’acciaio.

- L’aggiunta dello zolfo agli acciai rapidi al Mo migliora la lavorabilità allo stato ricotto senza influire eccessivamente in modo negativo sulle proprietà meccaniche.

I CARBURILa presenza di carburi non è direttamente proporzionale alla presenza di carbonio ed elementi carburigeni ma anche ad altri fattori come la solubilità dei vari elementi nei singoli carburi e l’influenza del trattamento termico . La struttura primaria degli acciai rapidi che viene a crearsi direttamente dal liquido è un reticolo intergranulare ininterrotto di carburi primari che sono estremamente fragilizzanti. Il reticolo in questione viene distrutto attraverso un’ adeguata lavorazione plastica a caldo in quanto nel corso della solidificazione i carburi tendono ad aumentare le loro dimensioni portando ad un aumento della fragilità. In questi particolari acciai si ha la presenza d’una segregazione di carburi che dipende dalla composizione chimica e dal grado di riduzione del lingotto, questa deve essere ridotta al minimo per permettere all’acciaio di raggiungere un buon grado di tenacità. Solitamente gli acciai con alte concentrazioni di W , V e Co tendono a segregare di più, questi carburi primari che si formano sono distribuiti irregolarmente, mentre i carburi secondari che precipitano in forma finemente dispersa dall’austenite durante la tempra o maggiormente durante il primo rinvenimento sono i responsabili dell’attitudine al taglio degli acciai rapidi. La quantità dei carburi varia mediamente a seconda dell’acciaio dal 25 al 33% in volume allo stato ricotto al 9-12% dopo tempra.

CLASSIFICAZIONE DEGLI ACCIAI RAPIDI

Nella realtà contemporanea il mercato degli acciai rapidi offre una vasta possibilità di scelta dovuta a motivi economici ed a caratteristiche differenti. Le differenti qualità di acciai rapidi presenti sul mercato differiscono fra loro non tanto per le differenti caratteristiche meccaniche, quanto perché sono stati sviluppati da aziende differenti.

La più semplice classificazione degli acciai rapidi è quella secondo AISI e di alcuni ipercarburati europei o giapponesi non previsti dalla classificazione americana. La classificazione secondo AISI (classificazione americana) suddivide gli acciai rapidi in due macrocategorie :

- acciai rapidi al W

- acciai rapidi al Mo

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Le due macrocategorie in questione comprendono 32 differenti qualità di acciai rapidi,queste però sono ancora troppe per consentire una facile scelta per un ipotetico utilizzo. Per questo motivo la norma UNI 2955/5a prescrive un’ulteriore suddivisione degli acciai rapidi nel seguente modo :

-acciai base;

-acciai ipercarburati con più alto tenore di vanadio;

-acciai alligati al cobalto;

-acciai ipercarburati al vanadio con l’aggiunta di cobalto

Classificazione AISI acciai rapidi e acciai rapidi ipercarburati

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-acciai ipercarburati al cobalto.

Confrontando le tabelle si nota come la classificazione UNI en ISO consideri un numero molto ridotto di acciai rapidi conseguentemente offre una lettura semplificata rispetto alla tabella AISI ma pur sempre sufficiente per soddisfare ogni esigenza anche delle più sofisticate lavorazioni.

I TRATTAMENTI TERMICI PER LA REALIZZAZIONE DEGLI ACCIAI RAPIDI

Per la realizzazione degli acciai rapidi si effettuano i seguenti trattamenti:

-ricottura: 1)completa

2)di distensione

-tempra, seguita da più rinvenimenti.

RICOTTURE

Classificazione e composizione % degli acciai rapidi secondo la norma UNI 2955/5.

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RICOTTURA COMPLETA: tutti gli acciai rapidi devono essere sottoposti a questo trattamento in seguito a fucinatura , laminazione oppure ogni volta che devono essere ritemprati. Il pezzo deve essere completamente riscaldamento alla temperatura di 870-900°C in modo da trovarsi in campo austenitico, la durata della fase di riscaldamento deve essere di 1 ora per ogni 25 mm di spessore del pezzo. Il successivo raffreddamento deve essere lento fino alla temperatura di 650° , avviene all’interno di un forno e la velocità di raffreddamento deve essere inferiore a 20°C/h, successivamente l’acciaio rapido viene fatto raffreddare con aria calma a temperatura ambiente in modo da raggiungere la seguente durezza : 220-295 HB. In questa fase è necessario è necessario scaldare i pezzi in bagno di Sali o in atmosfera perfettamente neutri per evitare il fenomeno della decarburazione (pericolosa per l’integrità degli utensili durante la tempra ) e della cementazione (formazione di eccessiva austenite residua nello strato superficiale nello strato carburato dopo tempra e rinvenimenti).

RICOTTURA DI DISTENSIONE: questo tipo di ricottura può avere significato prima del trattamento di tempra nel caso in cui si temano deformazioni inaccettabili, come nel caso di utensili di forma complicata. Questo trattamento può sostituire il trattamento di ricottura completa nel caso si debbano ritemprare gli utensili. In questo caso il riscaldamento avviene alla temperatura di 650-675°C per la durata di 1 ora ogni 25mm di spessore, il raffreddamento deve avvenire in aria calma.

TEMPRA

Prima di trattare il trattamento di tempra vero e proprio è necessario precisare che la buona riuscita di questo trattamento è indispensabile per il raggiungimento di buone caratteristiche dell’acciaio rapido in via di formazione. Nel trattamento in questione bisogna giungere all’austenitizzazione seguita dallo spegnimento con un mezzo sufficientemente drastico per ottenere la trasformazione martensitica. La corretta struttura martensitica da raggiungere è caratterizzata dalla distribuzione dei carburi nella matrice ferritica.

AUSTENITIZZAZIONE

TABELLA ACCIAI RAPIDI, durezza massima allo stato ricotto.

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Il raggiungimento di una corretta austenitizzazione può essere effettuato solo controllando attentamente la temperatura ed il tempo di permanenza dell’acciaio nel forno. Il processo di asutenitizzazione deve essere preceduto da almeno due riscaldi per evitare distorsioni o formazione di cricche a cuore specialmente negli utensili di grandi dimensioni;

-1° riscaldo : l’utensile viene inserito nel forno e la temperatura viene portata a 500-550°C, a questo punto bisogna attendere che l’intera massa del pezzo raggiunga la temperatura desiderata.

-2° riscaldo: può essere effettuato portando la temperatura del precedente forno a 850-870°C oppure trasferendo l’utensile in un bagno di sali (tempo di permanenza = 1ora ogni 25mm di spessore). Dopo essere stato sottoposto ai due riscaldamenti precedenti, l’utensile deve essere portato rapidamente alla temperatura d’austenizzazione prescelta (riferimento al successivo paragrafo) e deve rimanervi per il tempo strettamente necessario a permettere il completamento delle trasformazioni desiderate. Il riscaldo d’austenitizzazione deve conferire all’acciaio una matrice austenitica a grano fine con la sufficiente solubilizzazione e distribuzione degli elementi di lega o dei carburi. Bisogna sottolineare che tutti i carburi primari si sciolgono solo parzialmente ad eccezione dei più solubili che sono l’M23C6 e l’M7C3, la quantità degli altri carburi primari solubilizzati sarà funzione della temperatura e della durata dell’austenitizzazione.

A supporto dei discorsi precedentemente citati allego i seguenti grafici:

Il fattore che influenza in modo preponderante la buona riuscita per la formazione della matrice del tipo desiderato è la scelta della temperatura d’austenitizzazione. La scelta di tale temperatura viene effettuata basandosi sulla seguente tabella unificata che indica la temperatura di tempra e il mezzo di spegnimento caratteristico degli acciai rapidi.

ACCIAIO HS 18-0-1 , relazione fra i carburi indisciolti, temperatura e durata dell’austenitizzazione.

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La scelta errata della temperatura d’austenitizzazione può portare a due differenti risultati:

- Temperatura d’austenitizzazione scelta troppo bassa:scarsa dissoluzione dei carburi che porta ad un basso livello di durezza e resistenza a caldo raggiunto.

- Temperatura d’austenitizzazione troppo alta:poligonalizzazione dei carburi e forte ingrossamento del grano austenitico, se la temperatura raggiunta è superiore alla linea del solidus si avrebbe la fusione ai giunti del grano e la formazione dell’eutettico ledeburitico che porterebbe ad un forte infragilimento dell’acciaio.

SPEGNIMENTO

La fase di spegnimento del acciaio rapido, eseguita in seguito al raggiungimento della austenitizzazione, può essere effettuata in vari modi: in bagno di Sali a 500-560°C per 30-60 min seguito da un raffreddamento in aria calma fino alla temperatura ambiente, in olio caldo, in atmosfera o in aria agitata. In seguito a questa fase la trasformazione dell’austenite in martensite arriva al massimo al 75-80%, appare quindi chiaro come sia alto il quantitativo di austenite residua a piena tempra. Questo quantitativo può arrivare a circa il 10% mediante l’apposito trattamento sotto zero da eseguire in seguito al raggiungimento della temperatura ambiente dell’acciaio rapido.

Prendendo ad esempio il comportamento dell’acciaio HS 6-5-2 mediante il seguente grafico, è possibile desumere la correlazione tra durezza, la grandezza del grano austenitico, l’austenite residua e la temperatura di tempra.

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RINVENIMENTI

Nel caso degli acciai rapidi è necessario effettuare diversi rinvenimenti prima che il nostro utensile sia pronto per essere utilizzato, infatti il minimo numero di rinvenimenti da effettuare è 3, in seguito esporrò la motivazione di questo numero. Nel corso del rinvenimento avvengono i seguenti fenomeni:

- Precipitazione dei carburi => principali responsabili dell’indurimento secondario;- Trasformazione della struttura martensitica da tetragonale a cubica;- Altri fenomeni direttamente responsabili dell’andamento della curva di rinvenimento.

ACCIAIO HS 18-0-1

Grafico che relazione la dimensione del grano austenitico , la temperatura e la durata dell’austenitizzazione.

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In seguito ad approfonditi studi gli esperti hanno suddiviso ogni rinvenimento in 5 fasi differenti:

- 1° STADIO

Temperatura: inizio a 100-120°C fine a 315°C

Rilascio del carbonio da parte della martensite tetragonale, conseguente trasformazione in

martensite cubica, precipitazione del carburo ε.

- 2° STADIO

Temperatura: inizio 315°C fine 400°C

Trasformazione del carburo ε in cementite che si attacca fra lei e accresce determinando un sensibile calo della durezza.

- 3° STADIO

Temperatura 400-565°C

Parziale ridissoluzione della cementite e precipitazione dei carburi del tipo M2C, si ha un sensibile incremento della durezza e questo viene comunemente chiamato durezza secondaria.

In seguito si ha la destabilizzazione dell’austenite residua dovuto alla precipitazione dei carburi e trasformazione in martensite durante il successivo raffreddamento, questo fenomeno avviene alla temperatura di 500-620°C.

- 4° STADIO

SCHEMATIZZAZIONE GENERALE DELLLE CURVE DI RINVENIMENTO PER GLI ACCIAI RAPIDI.

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Temperatura : superiore a 620°C

I carburi di M2C passano nuovamente in soluzione e si ha la totale scomparsa della cementite dovuta alla precipitazione dei carburi M23C6 e M6C che determinano una drastica caduta della durezza.

- -5°STADIO

Il quinto stadio è caratteristico degli acciai al cobalto e in esso si ha la precipitazione di composti intermetallici del tipo Fe2Mo e Fe7M6 che avviene in contemporanea agli stadi 3 e 4.

CONSIDERAZIONI

- Il rinvenimento degli acciai rapidi si distingue da quello caratteristico degli acciai da costruzione per il fatto che si ha il picco di durezza secondaria, questo viene giustificato dalla precipitazione dei carburi che rimpiazzano la cementite che era precedentemente precipitata nelle fasi iniziali del rinvenimento, in contemporanea agli stadi 3 e 4 nel caso degli acciai al Co avviene un 5° stadio che è caratterizzato dalla precipitazione di ulteriori composti intermetallici. A questo punto appare chiaro il ruolo svolto da una buona omogeneità dell’austenite prima della tempra, essa permette una migliore distribuzione dei germi di nucleazione.

- È necessario svolgere almeno un ulteriore rinvenimento per diminuire la quantità di martensite tetragonale formatasi in seguito al primo rinvenimento. Diventa necessario un terzo rinvenimento perché la trasformazione dell’austenite non si completa con il primo rinvenimento ed inoltre per permettere trasformazione di tutta la martensite nei suoi prodotti di decomposizione per migliorare la tenacità dell’acciaio mantenendo le altre caratteristiche.

TRATTAMENTI DI FINITURA SUPERFICIALE DEGLI ACCIAI RAPIDI

La resistenza all’usura può essere migliorata mediante opportuni trattamenti superficiali, questi possono essere eseguiti su utensili d’acciaio rapido precedentemente temprati e rinvenuti.

Di seguito riporto una tabella che mette in evidenza i trattamenti superficiali eseguiti sugli acciai rapidi per migliorare la resistenza ad usura:

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I tre principali processi effettuati sugli acciai rapidi restano :

- Nitrurazione Viene effettuata per la formazione di nitruri o carbonitruri di Cr,V,Mo e W che precipitano nella matrice indurendola. Questo procedimento non porta a variazioni dimensionali facilmente rilevabili, viene però migliorata sensibilmente la resistenza all’usura la durezza al rosso e diminuisce il coefficiente d’attrito.

- Trattamento d’ossidazione a vapore Viene eseguito in aria satura di vapor acqueo alla temperatura di 370-525°C, in questo modo viene a crearsi uno strato di ossido di ferro compatto e ben aderente dello spessore di 0,0025 mm, viene migliorata l’usura a calor rosso.

- Cromatura Anche conosciuta come depositazione elettronica di uno strato di cromo con durezza di HRC 65-68 conferisce eccellenti risultati se lo strato che viene a formarsi sia al massimo di 0.010 mm compatto e ben aderente. In seguito a questo trattamento bisogna eseguire il trattamento di deidrogenazione, inoltre la cromatura conferisce una notevole riduzione del coefficiente d’attrito.

EFFETTI CREATI DAI TRATTAMENTI SUPERFICIALI SUGLI UTENSILI D’ACCIAIO RAPIDO.

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QUALIFICAZIONE DEGLI ACCIAI RAPIDI

La qualificazione di un’ acciaio rapido , per un determinato utilizzo viene effettuata basandosi sui dati presenti in letteratura metallurgica provenienti da precedenti prove o studi specifici. I dati che bisogna necessariamente conoscere per poter qualificare correttamente un acciaio rapido sono i seguenti:

1) COMPOSIZIONE CHIMICA2) CURVA DI RINVENIMENTO E DUREZZA MASSIMA OTTENIBILE3) CURVA DI DUREZZA A CALDO4) TENACITA’ IN FUNZIONE DELLA DUREZZA5) RETTIFICABILITA’ ALLO STATO TEMPRATO E RINVENUTO

Di seguito spiego il motivo per cui questi dati devono essere conosciuti:

1) COMPOSIZIONE CHIMICA: è un dato importantissimo che ci consente di classificare il tipo di acciaio in questione e poter prevedere il comportamento che assumerà in esercizio.

2) CURVA DI RINVENIMENTO: questo grafico mostra il comportamento dell’acciaio nel corso del trattamento di rinvenimento ed indicando la durezza massima raggiungibile; la seconda motivazione per cui è necessario disporre della curva di riferimento è strettamente collegata al fatto che l’utilizzo di questo grafico permette di poter scegliere la corretta temperatura a cui effettuare il rinvenimento per raggiungere la determinata durezza indicata dalla curva. Ovviamente acciai dotati di composizione chimica differente saranno caratterizzati da comportamenti differenti anche se sottoposti al medesimo rinvenimento, infatti si raggiungeranno durezze massime differenti e persino picchi di durezza secondaria differenti.

3) CURVA DI DUREZZA A CALDO: viene utilizzata in quanto fornisce l’idea delle caratteristiche raggiunte dal tagliente in questione alle condizioni di esercizio , un esempio di questo cambiamento di comportamento frequentemente è dovuto alla maggiore velocità di lavorazione dell’utensile che porta inevitabilmente ad un maggiore surriscaldamento del tagliente nel compiere il lavoro o in assenza di apposito lubrificante.

4) TENACITA’ IN FUNZIONE DELLA DUREZZA: se si vuole qualificare un acciaio rapido che dovrà essere utilizzato in futuro in lavorazioni a freddo come la formatura e la tranciatura, diventa indispensabile conoscere la correlazione tra la tenacità (resilienza) e la durezza del pezzo . Scientificamente si è osservato che però non in tutti i casi un aumento della durezza corrisponde al calo della tenacità, ne consegue dunque che per ottenere il massimo risultato di tenacità mantenendo la durezza prescelta, è necessario eseguire un’ approfondito studio sulla temperatura di austenitizzazione, mentre quella dei rinvenimenti deve rimanere costante. Diminuendo la temperatura di austenitizzazione si favorisce la precipitazione dei carburi M6C , questo aumenta notevolmente la tenacità ma d’altro canto si hanno pesanti perdite della durezza al rosso, un’ ulteriore modo per aumentare la tenacità è

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quello di rinvenire l’acciaio ad una temperatura superiore al raggiungimento del picco di durezza secondario.

5) RETTIFICABILITA’ ALLO STATO TEMPRATO E RINVENUTO

Questa caratteristica viene specificata appoggiandosi all’indice di rettificabilità caratteristico di ogni acciaio rapido, l’unità di misura di questo indice è la quantità di metallo asportato con la rettifica per unità di consumo della mola.

SCELTA DEGLI ACCIAI RAPIDI

La scelta dell’acciaio rapido da utilizzare in un particolare utensile viene facilitata dall’utilizzo di particolari tabelle che riportano gli indici di alcune caratteristiche dell’acciaio in questione. Le tabelle in questione sono completamente orientative, infatti le varie caratteristiche dell’acciaio riportate variano in corrispondenza del variare del tipo di lavorazione, inoltre questa variazione non è costante. Di seguito riporto un esempio di questa tabella:

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Un’ ulteriore modo per scegliere l’acciaio rapido da utilizzare in particolari situazioni/impieghi è quello di affidarsi all’esperienza di qualcuno che ci ha preceduto, molto spesso questo è ancora il metodo migliore. Ora riporto alcuni acciai ed espongo quale è solitamente il loro impiego:

- HS 6-5-2-5 : viene utilizzato per realizzare utensili da tornitura che lavorano ad alta velocità e severe condizioni di taglio, è un acciaio rapido al cobalto.

- HS 6-5-2 : viene utilizzato in normali condizioni di taglio o di lavorazione a freddo , non resiste ad eccessive sollecitazioni come la variazione di temperatura o di forti urti; viene vastamente utilizzato in quanto è il più comune acciaio rapido ed è facile da trattare, spesso viene sostituito con l’equivalente acciaio rapido più ricco di carbonio o quello ipercarburato al Mo.

- HS 12-1-5-5 : viene utilizzato per realizzare utensili da taglio per materiali ad alta resistenza o che si incrudiscono facilmente durante la lavorazione.

- HS 6-5-3 : viene utilizzato per la realizzazione di utensili che pur lavorando a bassa velocità devono resistere ad alte sollecitazioni di usura.

ACCIAI RAPIDI SUPERIORI O SUPER-RAPIDI (HSS)

Gli acciai rapidi superiori o super rapidi, appartengono ad una categoria differente rispetto agli acciai rapidi ordinari in quanto contengono il Co come ulteriore elemento di alligazione , questo conferisce loro un buon aumento di resistenza ad alta temperatura ed anche un aumento apprezzabile del punto di fusione. Sviluppatisi a partire dagli anni ’30 ora vengono ampiamente utilizzati per la realizzazione di utensili da taglio che raggiungono elevatissime temperature pur non essendo soggetti ad urti ripetuti in quanto gli acciai super rapidi oltre a raggiungere una durezza superiore rispetto agli acciai rapidi ordinari raggiungono anche un livello di fragilità superiore che preclude il loro utilizzo in applicazioni di questo tipo.Vengono impiegati per la realizzazione di taglienti o lame di vario tipo e forma che raggiungono a causa dell’attrito temperature intorno ai 600°C senza presentare alcun tipo di cedimento strutturale. La loro composizione generale è del tutto simile a quella degli acciai rapidi ordinari ed il loro processo produttivo anche, l’aggiunta di Co in quantità variabili fra il 4 ed il 12% conferisce alla matrice di questi acciai il raggiungimento di un’ elevato grado di durezza in seguito ai classici trattamenti termici necessari per la realizzazione degli acciai rapidi (trattamenti termici identici per la realizzazione di acciai rapidi ordinari e superiori).

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LA PROVA DI DUREZZA VICKERS

La prova di durezza Vickers è una comune prova di durezza che viene ampiamente utilizzata nei laboratori metallografici per verificare il livello di durezza raggiunto dal campione in analisi, viene effettuata al termine del processo produttivo o anche in seguito ad una lavorazione precisa; questa prova è nata come ampliamento della prova di durezza Brinell.

Durometro Vickers

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La prova di durezza Vickers è dotata di alcune caratteristiche che hanno contribuito notevolmente a farla diventare una prova comune in tutti i laboratori metallurgici:

- Ha un campo di applicazione illimitato sia per la durezza che per lo spessore del pezzo;- Per tutti i carichi applicati viene utilizzato il medesimo penetratore a forma piramidale

costituito in diamante;- Le prove di durezza possono essere svolte su oggetti privi di alcuna lavorazione, dotati però

di una superficie che non deve essere conica in alcun modo; - il penetratore deve sempre essere perfettamente perpendicolare alla superficie del pezzo in

analisi;- I risultati ottenuti mediante la prova Vickers hanno un livello di precisione maggiore rispetto

ai risultati ottenuti tramite al durezza Brinell.

IL DUROMETRO VICKERS

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La realizzazione della prova deve essere effettuata con l’apposito durometro Vickers, dotato di un penetratore in diamante a forma di piramide retta a base quadrata con l’angolo tra le facce opposte al vertice di 136°. Al penetratore viene applicato un carico perpendicolare alla superficie di prova variabile in base al materiale in analisi. Per effettuare prove di durezza sull’acciaio solitamente si utilizza l’ HV30, dove il carico corrisponde a 294 N ovvero 30kgm .

Il tempo di applicazione del carico viene indicato dalla normativa UNI EN ISO 7479 , solitamente varia dai 10 ai 15 secondi , è inoltre possibile effettuare questa prova con un tempo di applicazione del carico maggiore, questo parametro deve però venire indicato a fianco del valore di durezza Vickers rilevata.

PARTI IMPORTANTI DEL DUROMETRO VICKERS- INCUDINE: è la zona dove viene posizionato il campione in analisi;

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- VOLANTINO/REGOLATORE DI POSIZIONE DELL’ INCUDINE: permette di regolare l’altezza dell’incudine in modo da permettere l’avvicinamento del campione al penetratore;

- SELETTORI DEL CARICO: sono degli appositi pulsanti che servono a selezionare il carico da applicare al penetratore nel corso della prova;

- SISTEMA DI LETTURA DELLA MISURA DELLE DIAGONALI;- VITE MICROMETRICA - VITE PER SPOSTAMENTI “GRANDI” DEL SISTEMA DI RIFERIMENTO- LEVA DI DISIMPEGNO DEL CARICO- PULSANTE D’ACCENSIONE

UTILIZZO DEL SISTEMA DI LETTURA DEL DUROMETRO

Il sistema di lettura del durometro Vickers altro non e che un microscopio dotato di un apposito sistema di riferimento ottico , questo e composto da da due reticoli i quali possono essere opportunamente movimentati.La misurazione vera e propria viene effettuata mediante il posizionamento del riferimento a contatto con il vertice dell’impronta, successivamente attraverso l’utilizzo dei due reticoli presenti si esegue la lettura dei decimi e dei centesimi , mentre i micron vengono letti attraverso la posizione della vite micrometrica la quale consente spostamenti del sistema di riferimento piccolissimi.

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RILEVAZIONE DUREZZA HV

Generalmente questa prova viene effettuata per la rilevazione della durezza di materiali dotati di elevata durezza; per effettuare correttamente la prova bisogna rispettare i seguenti accorgimenti:

- Eseguire tre impronte;- La rilevazione delle misure delle diagonali di ognuna delle impronte deve essere rilevata

attraverso l’apposito sistema di misurazione presente nel durometro, in seguito bisogna calcolare la loro media aritmetica;

- La distanza tra i centri delle impronte e tra il centro delle impronte e il bordo del provino deve essere minimo 4 volte la diagonale media dell’impronta;

- Lo spessore in millimetri del provino deve essere minimo 1,5 volte la diagonale media dell’impronta:

s≥1,5d

La durezza Vickers è data dal rapporto tra il carico di prova F [N] e l’area della superficie S dell’impronta espressa in mm2 , il tutto moltiplicato per la costante k , in questo modo si ottiene un valore privo di unità di misura.

HV =k × FS

Dove k=0,102

In seguito ad opportune considerazioni matematiche è stato scoperto che la superficie dell’impronta lasciata dal penetratore è uguale alla superficie laterale della piramide retta a base quadrata [penetratore]. La superficie laterale S di una piramide a base quadrata dotata di lato l e con angolo al vertice di 136° espressa in funzione della diagonale d è data dalla formula:

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Indice di durezza HV

Carico applicato al penetratore 100 Kgm = 981N

Tempo di applicazione del carico espresso in secondi.


s=0,539× d2

Il valore 0,539 deriva dalla formula per calcolare la superficie laterale dell’ impronta, precisamente

slat . piramide= 12 sen (68 )

×d2

Le cui unità di misura sono [N/mm2]. Unendo questa formula alla formula del calcolo per la durezza Vickers si ha:

HV =0,102 × F [ N ]0,539× d2 [mm2]

Per la corretta applicazione di queste formule risulta necessario utilizzare come d il valore medio delle diagonali rilevate.

Mentre la profondità dell’impronta è calcolabile con la seguente formula:

p=d× 0,142845

Qualora la prova venga effettuata con parametri differenti da quelli indicati dalla normativa il simbolo HV, verrà seguito da due pedici di cui il primo esprimerà il carico in Kg variabile tra 1 e 120 mentre il secondo esprimerà il tempo di applicazione del carico in secondi.

Esempio di durezza Vickers realizzata con parametri diversi da quelli classici:

630 HV 100/20

0,539

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Bibliografia- Cesare Cibaldini, I criteri di scelta e di trattamento degli acciai da costruzione e da utensili,

ABS, Brescia .- Gatto A. , Villani G. , Secciani A. , Produzione metalmeccanica ,vol. 2 , Capelli editore,

Bologna, 2005.- Manuale degli utensili, Tecniche nuove, Milano, 2001.

Sitorgrafia

- http://en.wikipedia.org/wiki/High_speed_steel - http://www.hssforum.com/Italiano/1-INTRODUZIONE.pdf - http://www.larapedia.com/tecnologia_durezza_vickers/

durezza_vickers_definizione_e_formule.html

SISTEMI ORGANIZZATIVI METALLURGICI:

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http://www.hssforum.com/Italiano/1-INTRODUZIONE.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/High_speed_steel


IL CSQ - il controllo per

variabili

IL CSQ - il controllo per variabili

INTRODUZIONE GENERALE CSQAl giorno d’oggi un prodotto industriale deve essere competitivo sia dal punto di vista qualitativo che da quello economico. L’insieme dei processi e delle lavorazione necessarie per raggiungere buoni livelli qualitativi incide notevolmente sul prezzo finale del prodotto, appare quindi chiaro che realizzare la medesima quantità di prodotti rispettando livelli qualitativi inferiori comporta un costo finale per l’azienda inferiore e quindi un costo finale del prodotto minore. Un prodotto riesce ad affermarsi sul mercato

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CSQ

CONTROLLO PER ATTRIBUTI

CONTROLLO PER VARIABILI


quando soddisfa determinate caratteristiche qualitative ed ha un prezzo minore rispetto ai prodotti concorrenti. Il livello qualitativo dei prodotti viene misurato attraverso il controllo statistico della qualità (CSQ), questo strumento permette il controllo di un processo rivolto al mantenimento delle caratteristiche di un prodotto, processo e servizio entro determinati limiti. Il CSQ sfrutta particolari tecniche statistiche sia nel controllo per attributi che nel controllo per variabili.Lo scopo di questo strumento è quello di andare ad indagare quali siano i fattori che abbiano impedito la buona riuscita del processo produttivo, studiando il comportamento delle macchine , evidenziando eventuali cause di variazione non sospette. Queste cause vengono supportate dai relativi dati opportunamente rilevati, in modo da poter essere utilizzati dall’operatore per poter risolvere il problema . Il CSQ è un metodo di campionamento che attraverso l’estrazione di un campione prelevato da una popolazione seguendo un criterio di scelta opportuno permette, attraverso l’analisi del campione stesso di definire dei comportamenti generalmente validi per l’intera popolazione.

ELEMENTO = unità di materiale/prodotto o risultato di una misura/valutazione

CAMPIONE = numero definiti di elementi

POPOLAZIONE = tutti gli elementi nominalmente omogenei presi in considerazione

Il CSQ , applicato nel campo delle misurazioni dimensionali si divide in due categorie:

Controllo per attributi :

è basato sull’osservazione e su una serie di giudizi che vengono espressi riguardo al prodotto sottoposto a questo tipo di controllo, la tecnica del controllo per attributi si è sviluppata per valutare una caratteristica difficilmente misurabile o non misurabile. L’esempio più classico di questa tecnica è il “passa – non passa”.

Controllo per variabili :

il controllo per variabili viene effettuato misurando determinate caratteristiche del campione preso in analisi, essendo il campione costituito da un determinato numero di elementi per ogni caratteristica non avremo una sola misurazione ma avremo diverse misurazioni. Il controllo per variabili viene solitamente effettuato nel corso della realizzazione del processo produttivo in modo da eliminare l’insorgere di errori attuando le determinate correzioni.

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PREMESSAIn questo ambito andremo ad analizzare il controllo per variabili, la parte precedentemente citata riguardo al CSQ era necessaria ad introdurre l’argomento da trattare:

IL CONTROLLO PER VARIABILIIl controllo per variabili viene regolamentato dalla norma UNI 4723 , viene svolto nel corso del processo produttivo e richiede la misurazione di una determinata caratteristica attraverso gli opportuni strumenti graduati. Tutti i dati rilevati devono essere archiviati correttamente in quanto sono fondamentali per svolgere correttamente l’analisi statistica che permette di giudicare la variabilità del processo e le variazioni che non possono essere tenute sotto controllo (come fattori umani, usura…). L’analisi dei dati rilevati mediante gli opportuni strumenti di misura, viene effettuata attraverso l’utilizzo delle leggi statistiche, queste permettono di calcolare la distribuzione teorica a cui tende una grandezza quando è soggetta a numerose cause accidentali che provocano delle variazioni accettabili o non. Appare quindi scontato come per ogni fenomeno sarà possibile calcolare la probabilità teorica che si verifichi un evento ed in seguito confrontarla con la probabilità reale, la probabilità reale tenderà sempre più alla probabilità teorica all’aumentare degli elementi presi in analisi.

LA DISTRIBUZIONE DI FREQUENZA DEGLI EVENTI

Le misure derivanti da un processo di controllo devono essere inserite in opportune tabelle, questi dati verranno successivamente utilizzati per realizzare un grafico che mostrerà la distribuzione di frequenza in forma grafica degli elementi presi in analisi. Il grafico delle misurazioni effettuate su un campione di elementi omogenei assume solitamente la forma tipica della curva gaussiana. Le caratteristiche da misurare saranno inserite nella tabella all’interno dell’opportuna classe ( indicata con f) a cui appartengono, ogni classe è un intervallo consecutivo al precedente ,sottomultiplo dell’intervallo di variazione massima della caratteristica presa in considerazione. Nella maggior parte delle situazioni la “dimensione delle classi” viene definita dalla precisione dello strumento utilizzato per le misurazioni, in questo modo tutte le misurazioni che appartengono ad una determinata classe assumono il valore centrale della classe stessa.Bisogna però ricordare che sempre, in un processo produttivo, per cause imprevedibili interviene la legge del caso la quale non permette di realizzare mai la totalità dei pezzi delle medesime dimensioni. Risulta quindi chiaro come non si sia giunti alla formulazione di una legge capace di prevedere ogni singola variazione, ma si è giunti all’enunciazione di una legge capace di prevedere con ampia approssimazione come si disporranno le misurazioni reali rispetto alla dimensione prescritta, questa approssimazione diverrà sempre più precisa all’aumentare delle misurazioni analizzate, questa è la cosiddetta legge di Gauss.

La forma teorica della curva gaussiana è stata ricavata considerando un numero infinito di osservazioni casuali e quindi assumerà quella precisa forma solo in via teorica. Nello studio di elementi omogenei che presentano la distribuzione delle loro caratteristiche introno ad un determinato valore, differiscono da esso di poco in più o in meno. Solitamente per dare significato ad un analisi di questo tipo tutte le misurazioni

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effettuate vengono sommate e vengono divise per il numero di elementi presi in considerazione, questa operazione serve a calcolare il valore della media aritmetica.

x=∑ fxin

Il valore trovato dalla media aritmetica serve per tracciare una retta perpendicolare con il valore d’ascissa x rilevato, mentre gli altri dati rilevati vengono riportati sul grafico tracciando un diagramma per punti che indica quanti rilevamenti sono stati effettuati per ogni valore tabellato. La curva che viene a crearsi se vengono analizzati un numero contenuto di elementi si presenta comunque come la curva di Gauss ma si nota che il centro della curva non coincide perfettamente con il valore medio calcolato. Altri elementi importanti da saper riconoscere in grafici di questo tipo sono :

MODA: il valore più frequentemente rilevato;

MEDIANA: il valore per cui la distribuzione di frequenza a sinistra e a destra di questo valore sia uguale. Se le osservazioni sono pari si effettua la semisomma delle due grandezze;

MEDIA: la somma di tutte le misurazioni diviso il numero di rilevazioni considerate.

Risulta chiaro capire come analizzando una quantità molto maggiore di elementi simili ci si avvicini ad una curva che abbia la forma del tutto simile con quella normale teorica gaussiana; d’altro canto potremo incontrare curve gaussiane molto “sformate” dovute all’interferenza di vari fattori come ad esempio il miscuglio di elementi non omogenei, la sostituzione dell’utensile nel corso della lavorazione, il cambio del materiale, queste deformazioni non cambierebbero però la fisionomia della curva gaussiana stessa.

DISTRIBUZIONE NORMALE O DI GAUSS

Esempio di curva gaussiana

dissimmetrica: effetto sulla media, sulla moda

e sulla mediana.

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Dagli studi effettuati appare chiaro che le medesime misurazione di elementi omogenei tendono ad addensarsi intorno ad un valore centrale che viene a coincidere con la media vera µ solo quando la popolazione considerata è infinita, mentre si disperdono simmetricamente sui due lati con frequenze sempre più piccole dei valori che si discostano maggiormente dal valore medio.La forma della curva normale di Gauss è quella di una campana simmetrica che assume tutti i valori di una serie continua di numeri reali negativi e positivi, questa dipende dal parametro della posizione che corrispondendo alla media vera µ suddivide la curva in due metà simmetriche, quando però non viene considerata tutta la popolazione si ha:

x= x in

Con:

n = numero degli elementi del campione

xi = misura dei singoli elementi

Quando il campione viene preso da una popolazione qualsiasi è necessario introdurre il concetto di scarto e varianza, infatti la media aritmetica non è sufficiente per identificare correttamente la distribuzione stessa, infatti differenti distribuzioni possono avere la medesima media ma essere molto differenti fra loro. Lo scarto tipo assume un valore caratteristico per ogni distribuzione in quanto viene determinato da due parametri della distribuzione stessa:

-la forma

-l’ampiezza.

Lo scarto viene definito come la differenza in valore e segno tra un’ osservazione qualsiasi e la media di tutte le osservazioni, mentre la varianza viene definita come la media degli scarti di tutte le osservazioni.

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La formula matematica per calcolare lo scarto è :

s=√∑ f (Xi−x )2

n−1

in particolare si avrà una disperisone della distribuzione minore quanto sarà minore il valore dello scarto tipo.

TOLLERANZA DIMENSIONALE E TOLLERANZA NATURALE

La tolleranza dimensionale evidenzia i limiti entro cui può variare una particolare dimensione di un oggetto senza che questo pregiudichi la funzionalità dell'oggetto stesso. Una minore tolleranza dimensionale è strettamente connessa a costi produttivi maggiori, ad una capacità di produzione minore ed inevitabilmente all’utilizzo di strumenti per lavorazioni più precise che hanno costi maggiori d'acquisto e di esercizio.La tolleranza naturale esprime la variabilità insita nel processo produttivo, che comporta variazioni dimensionali o qualitative non desiderate dei prodotti. Dal confronto fra tolleranza dimensionale del prodotto e tolleranza naturale del processo produttivo appare chiaro che sarebbe inutile e controproducente stabilire livelli di precisione senza poterli raggiungere nemmeno con i migliori utensili in commercio in quanto la variabilità della distribuzione della produzione non è quella idonea per raggiungere l’obbiettivo prefissato.Qualora il processo produttivo non riesca a realizzare gli obbiettivi di precisione prefissati ,i rimedi da adottare sono l’ampliamento delle tolleranza dimensionali se le esigenze del prodotto lo consentono, oppure la sostituzione dell’utensile con uno più preciso.La variabilità nella distribuzione viene espressa mediante lo scarto tipo e l’intervallo in cui si manifesta questa variabilità può essere misurato oppure è possibile determinare i limiti della tolleranza naturale (Tnat) del processo produttivo attraverso la quantità ± 3σ . L’ampiezza dell’intervallo entro il quale si distribuiscono i prodotti nelle migliori condizioni di controllo del processo produttivo corrisponderà quindi a 6σ . Queste considerazioni risultano valide solo se in seguito ad un processo produttivo le misure dei suoi prodotti danno luogo ad una distribuzione normale (o gaussiana), se questo accade avremo la quasi totalità delle misurazioni dei prodotti (99,97%) nell’intervallo limite di controllo. Nella pratica reale i valori σ e µ non sono noti ed in ambito industriale si è diffuso il calcolo dei limiti della tolleranza naturale bilaterale con la seguente formula:

Tnat=x± 3 s=x ±3σ

Dove il valore s e x vengono calcolati prendendo in analisi un campione della popolazione totale che però risentirà della quantità di elementi n del campione preso.

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Per avere una rapida rappresentazione dell’andamento di un processo produttivo, in ambito industriale si è assistito al rapido sviluppo di particolari grafici che hanno l’obbiettivo stesso di rappresentare il controllo statistico della qualità. In questo modo i limiti della tolleranza naturale bilaterale corrisponderanno sulla carta di controllo a due rette orizzontali che saranno i limite superiore LSC ed il limite inferiore LIC, avremo poi una terza linea orizzontale che si troverà sempre all’interno della zona delimitata dalle due precedenti linee orizzontali, questa linea rappresenterà il valore medio imposto alla produzione e verrà indicata con la sigla LC.

L’introduzione delle carte di controllo si è resa necessaria per poter regolare nel tempo e poter dare una descrizione generale di un processo produttivo ,in modo da poterlo considerare statisticamente in controllo o fuori controllo; è necessario sottolineare che le formule per determinare il valore medio imposto alla produzione e i valori dei limiti sono regolate dalla normativa UNI ISO 8258:2004.

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Il grafico più consono a rappresentare la dispersione di produzione è conosciuto come carta di controllo del livello medio della qualità e viene anche chiamato carta di controllo x.

Questo grafico riporta sulle ascisse le oscillazioni rispetto alla x osservate su sottogruppi successivi della medesima numerosità mentre sulle ordinate la scala della variabile. A livello pratico vengono stabilite alcune regole per identificare una situazione fuori controllo:

1) Tutti i punti si trovano all’interno dei limiti di controllo ma:- 7 punti consecutivi;- 12 su 14;- 14 su 17;- 16 su 20;

si trovano all’interno della stessa banda rispetto alla linea centrale LC.

2) Uno o più punti si trovano all’esterno dei limiti di controllo.

3) Tutti i punti si trovano all’interno dei limiti di controllo ma la loro disposizione non è casuale (es: variazione di dimensione dovuta al consumo di un utensile).

In tutte queste situazioni compresa la produzione deve essere immediatamente arrestata e bisogna andare immediatamente a ricercare le cause che hanno modificato la regolarità della lavorazione.

La tolleranza dimensionale viene definita come la differenza fra la dimensione limite massima e quella minima:

T dim=DLmax−DLmin

Da questo appare chiaro che un processo produttivo viene definito in controllo quando i limiti di controllo superiore ed inferiore della tolleranza naturale sono compresi entro DLmax e DLmin.

Esempio di una situazione in

controllo.

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Se ne desume che quando si vuole analizzare un processo produttivo inizialmente bisogna partire dall’analisi dei dati con l’obbiettivo di stabilire se il processo è in controllo o meno, in seguito se il processo viene dichiarato fuori controllo bisogna effettuare le correzioni necessarie affiche il processo produttivo stesso diventi sotto controllo.

IL CONTROLLO DI UN PROCESSO PRODUTTIVOUno dei metodi per controllare un processo produttivo è appunto quello del controllo della variazione del livello medio di qualità, questo metodo viene effettuato mediante la realizzazione di un grafico di controllo per le variabili . Sulle ascisse di questo grafico sono riportate le medie e le escursioni dei valori osservati su sottogruppi successivi dotati generalmente della medesima numerosità. Il grafico di controllo Xmedio segnalerà quindi le variazioni che si avranno su tutti i pezzi prodotti dovute a varie cause come l’usura dell’utensile , variazione della temperatura di esercizio ecc..

Per la realizzazione del diagramma Xmedio è necessario conoscere i seguenti fattori:

1) Ordine di scelta dei sottogruppi da cui vengono prelevati i campioni (legata a varie cause);2) La numerosità n del campione (solitamente 4-5-6 pezzi);3) L’ordine di prelevamento del campione dal processo produttivo;4) La frequenza del controllo (dipende dal processo produttivo che si vuole controllare).

Inizialmente bisogna calcolare i limiti di controllo del diagramma attraverso le seguenti formule:

LSC x=X+3σ ’

LIC x=X−3 σ’

X= media delle medie corrispondente alla media aritmetica di un gruppo di valori X che si assume come linea centrale del diagramma X

σ ’= scarto tipo vero della distribuzione dei valori medi

σ= scarto tipo vero della distribuzione dei valori singoli:

n= numerosità del campione.

A questo punto risulta necessario calcolare σ ’ attraverso la formula :

σ ’= σ√n

Limiti di controllo per le medie = X ± 3√n

σ

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Bibliografia- Gatto A. , Villani G. , Secciani A. , Produzione metalmeccanica, vol. 3, edizione Coffelli.

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MATEMATICA:

La distribuzione gaussiana o

normale

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La distribuzione gaussiana o normale

PremessaHo ritenuto necessario approfondire la distribuzione gaussiana perché in sistemi ho trattato l’argomento relativo al controllo per variabili dove ho analizzato le differenti durezze Vickers di una serie di utensili da taglio realizzati in acciaio rapido.

La distribuzione gaussianaLa distribuzione gaussiana o normale prende il nome dal suo inventore, il matematico ed astronomo tedesco Carl Frederich Gauss che la studiò nel XVIII sec. Questa particolare distribuzione viene ampiamente utilizzata in campo industriale per indagare l’incorrere di variabili casuali rispetto a determinati valori reali che si concentrano intorno ad un valore medio. Dal punto di vista grafico la distribuzione gaussiana viene rappresentata da una sorta di “campana” conosciuta con il nome di “Campana di Gauss” che evidenzia il comportamento di alcuni valori reali che hanno la tendenza a concentrarsi intorno ad un determinato valore medio.

Dove in questo caso il parametro µ indica la media dei valori che io ho convenzionalmente chiamato m.

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L’applicazione di questa distribuzione è particolarmente utile per rappresentazione alcuni dei risultati ottenuti dai recenti processi produttivi, uno dei quali può essere il controllo della durezza HV raggiunta dal gruppo di elementi omogenei che sono stati sottoposti agli stessi trattamenti termici (produzione di acciai rapidi dello stesso tipo). Se applicata nel campo precedentemente citato o in un ambito molto simile, la rappresentazione grafica della distribuzione normale viene anche conosciuta come curva degli errori in quanto in essa, l’obbiettivo da realizzare, viene rappresentato dal valore centrale della curva (valore normale) mentre si ha una distribuzione dei valori reali che si addensa in corrispondenza di questo valore medio. Il discostamento di alcuni valori è dovuto all’aggregazione di una serie di comportamenti del tutto casuali che vengono considerati in questo caso come errori casuali.

La curva gaussiana appartiene alla famiglia delle distribuzioni normali

La curva gaussiana appartiene alla famiglia delle distribuzioni normali , caratterizzata dal fatto che tutte le distribuzioni appartenenti a questa famiglia hanno le medesime caratteristiche ed il medesimo comportamento: tutte queste curve sono curve simmetriche dotate della particolare caratteristica di avere la massima concentrazione dei valori addensata verso il centro stesso della curva rappresentato dal valore medio , mentre il resto dei valori diminuisce rapidamente la sua concentrazione in rapporto al progressivo allontanamento dal centro della curva.

I parametri m e σ

Prima di introdurre la funzione che esprime la distribuzione della curva di Gauss è necessario definire i seguenti parametri m ed σ .

- Il parametro m della distribuzione gaussiana, rappresentante il valore medio dei valori rilevati indica l’ascissa del punto di massimo. Questo è dotato di particolare importanza in quanto oltre a definire l’asse di simmetria della curva stessa rappresenta la posizione della curva sull’asse delle ascisse. Il parametro m oltre ad essere il valore medio è anche il valore modale e la mediana della variabile casuale.

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- Il secondo parametro da definire è rappresentato dallo scarto quadratico medio σ rappresentante la variabilità della variabile casuale presa in considerazione. Operativamente questo parametro indica la distanza dalla media al punto di flesso della curva (dove la curva attraversa la sua tangente) , ed è molto importante in quanto da esso dipende direttamente l’ampiezza della curva gaussiana. L’ordinata del punto di massimo viene indicata dalla

formula: 1

σ √2π e anche le ascisse dei punti di flesso m ±σ .

N.B.

Il punto di massimo della curva è rappresentato dalle coordinate (m ; 1σ √2 π

)

Equazione della curva gaussianaL’equazione rappresentante la funzione della distribuzione gaussiana di una variabile casuale continua è :

y= 1σ √2 π

e−( X−m)2

2 σ2

Tutti i parametri che appaiono in essa sono stati precedentemente spiegati tranne il parametro X, esso serve ad indicare il caso generale di una variabile casuale a distribuzione normale standardizzata, ed i relativi valori.

Il parametro X può variare da - ∞ a + ∞ mentre il valore Y sarà tendente a 0 quando il valore x si allontana più di tre scarti tipo dal valore della media.

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Esempio della curva di una distribuzione gaussiana:

Particolarità della curva di GaussIl dominio della curva gaussiana si estende da - ∞ a + ∞ mentre la parte di piano racchiusa dalla curva e dall’asse X del piano rappresenta la totalità degli eventi ( 100%). I valori reali tendono ad addensarsi in prossimità del valore medio calcolato, più precisamente avremo:

- Il 68,26% dell’area e conseguentemente degli eventi entro l’intervallo ± σ (parte azzurra);- il 95,45% dell’area e conseguentemente degli eventi entro l’intervallo ± 2σ (parte gialla

+parte azzurra);- il 99,73% dell’area e conseguentemente degli eventi entro l’intervallo ± 3σ (parte

verde+parte gialla+parte azzurra).

Tavole di ripartizione di una variabile standardizzata

Per determinare ad esempio la probabilità che un determinato valore di una variabile cada in un determinato intervallo diviene necessario ricorrere alle opportune tavole di ripartizione delle variabili standardizzate. Queste particolari tavole sono state realizzate per agevolare il calcolo dei valori della funzione gaussiana in quanto le funzioni di ripartizione delle variabili casuali gaussiane non sono facilmente esprimibili con le funzioni elementari note. Nel corso dell’operazione precedentemente citata nell’esempio, si potrebbe incorrere nel caso in cui la variabile in esame non sia standardizzata, dovremo quindi standardizzarla per poi permettere il successivo utilizzo delle tavole. Le tavole di ripartizione delle variabili standardizzate riportano solamente i valori positivi

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della variabile, quando diviene necessario il calcolo di valori negativi della variabile bisogna applicare la seguente formula:

F (−z )=1−F ( z )

Dove z nel caso in esame rappresenterà la variabile negativa in questione.

Variabile non standard da standardizzare:

La variabile gaussiana X da standardizzare è caratterizzata da i due parametri m e σ , quando si vuole calcolare la probabilità associata a un dato intervallo bisogna ricorrere all’equazione della funzione di ripartizione della variabile gaussiana standardizzata X che è:

F ( x−mσ )

Conoscendo i due valori che definiscono l’inizio e la fine dell’intervallo considerato indicati con x1

e x2 avremo:

p ( x1≤ X< x2 )=F ( x2−mσ )−F ( x 1−m

σ )Prima di calcolare p ( x1 ≤ X< x2 ) diventa necessario standardizzare i due valori x1 e x2 nel seguente modo:

z1=( x1−mσ ) z2=( x2−m

σ )Una volta standardizzati i valori andando a consultare la tavola della normale standardizzata rileveremo i valori F(z1) ed F(z2) ed il risultato rilevato rappresenterà la probabilità associata dell’intervallo considerato :

p ( z1 ≤ Z<z2 )=F ( z2 )−F (z 1)

Dati sperimentaliDi seguito riporterò i valori di durezza HV rilevati in seguito al controllo per variabili della durezza eseguito su una serie omogenea di utensili da taglio costituiti in acciaio rapido HS 18-0-1 (18%W e 1%V) i quali hanno subito i medesimi trattamenti termici.

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VALORE MEDIO (m) SCARTO QUADRATICO MEDIO σ

821,075 25,28543464

ACCIAIO RAPIDO HS 18-0-1 DUREZZE HV RILEVATE IN

ORDINE CRESCENTEORDINATE DELLA CURVA

GAUSSIANAPEZZO N°

DUREZZA HV

1 847 780 0,0042171712 829 783 0,0050777083 787 784 0,005385074 834 787 0,0063633625 828 788 0,0067064576 780 789 0,0070570057 836 790 0,007414278 789 792 0,0081456669 784 799 0,010777877

10 821 801 0,01151236411 792 801 0,01151236412 852 802 0,01187028813 827 803 0,01222021114 783 804 0,01256078915 799 806 0,01320856116 788 808 0,01380311117 815 810 0,01433446218 806 815 0,01532869519 860 821 0,01577748320 856 825 0,01558860821 804 827 0,01535028822 801 828 0,01519680223 830 829 0,01502133724 808 830 0,01482469425 801 831 0,01460775926 856 832 0,01437150327 859 832 0,01437150328 803 834 0,01384527529 837 836 0,01325512630 831 836 0,01325512631 802 837 0,0129391632 836 847 0,0093275733 860 852 0,00746839134 858 855 0,00641432435 832 856 0,00607808836 810 856 0,00607808837 790 858 0,00543201938 825 859 0,00512317939 855 860 0,00482434740 832 860 0,004824347


y= 1σ √2 π

e−( X−m)2

2σ2

770 780 790 800 810 820 830 840 850 860 8700

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

DISTRIBUZIONE GAUSSIANA

DUREZZA HV

ORD

INAT

A DE

LLA

FUN

ZIO

NE

GAUS

SIAN

ALE ORDINATE DELLA CURVA GAUSSIANA SONO STATE CALCOLATE DIRETTAMENTE CON LA FUNZIONE DISTRIBUZIONE NORMALE PRESENTE IN EXCEL, DAL PUNTO DI

VISTA PRATICO LA FORMULA MATEMATICA PER OTTENERE QUESTI VALORI E' DATA DA:

N.B. lo scarto quadratico medio è dato da:

e viene anche chiamato deviazione standard.

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Commento dati sperimentaliLa rappresentazione grafica della distribuzione delle durezze rilevate viene rappresentata dalla curva gaussiana mostrata nella pagina precedente, da essa è facile notare come i valori si concentrino intorno al valore medio 821 HV che era l’obbiettivo della durezza da raggiungere nella produzione degli utensili in acciaio rapido analizzati.

BiBliografia - Manfredi R. ,Fabbri E. , Grassi C. , Nuovi lineamenti di matematica, calcolo della

probabilità e statistica inferenziale con elementi di calcolo combinatorio, Ghisetti&Corvi.

Sitografia- http://www.biostatistica.unich.it/mat_didattica/medicina/Medicina%20e

%20Chirurgia_lezione%205_distribuzione%20normale.pdf- http://personalpages.to.infn.it/~zaninett/javascript/distributions/gaussiana_b_ita.html - http://it.wikipedia.org/wiki/Distribuzione_normale - http://personalpages.to.infn.it/~zaninett/javascript/distributions/gaussiana_b_ita.html

SCIENZE DEI MATERIALI:

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http://personalpages.to.infn.it/~zaninett/javascript/distributions/gaussiana_b_ita.html

http://it.wikipedia.org/wiki/Distribuzione_normale

http://personalpages.to.infn.it/~zaninett/javascript/distributions/gaussiana_b_ita.html

http://www.biostatistica.unich.it/mat_didattica/medicina/Medicina%20e%20Chirurgia_lezione%205_distribuzione%20normale.pdf

http://www.biostatistica.unich.it/mat_didattica/medicina/Medicina%20e%20Chirurgia_lezione%205_distribuzione%20normale.pdf


IL QUANTOMETRO

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IL QUANTOMETRO

Introduzione generaleIl quantometro, o più precisamente spettrometro ottico elettronico ad emissione, è uno strumento comunemente usato in tutte le aziende metallurgiche in quanto permette di effettuare analisi metallografiche qualitative e quantitative in modo automatizzato. Questo strumento permette di fornire informazioni chimiche sulla composizione del campione preso in esame sfruttando l’interazione tra radiazione e materia che viene a crearsi all’interno della camera spettrale a seguito dell’eccitazione del provino che avviene con delle opportune tecniche. L’analisi effettuata con questo strumento viene propriamente detta spettroscopia ad emissione ottica ed il suo acronimo internazionale è OES.

Principio di funzionamentoIl principio fondamentale che permette il funzionamento del quantometro è il seguente: ogni elemento dopo essere stato opportunamente eccitato, nel nostro caso specifico da una scarica elettrica stazionaria ad altissima energia, ha gli atomi che mandano i loro elettroni più esterni (modello atomico di Bohr) ad uno livello superiore (stato eccitato dove gli elettroni sono instabili) , questa energia assorbita dagli elettroni sarà quantizzata e specifica per ognuno di essi. Gli elettroni giunti al livello d’eccitazione, trovandosi in una situazione di instabilità, ritornano all’interno della loro orbita originaria e in questa fase si ha il rilascio della medesima quantità di energia assorbita dall’elettrone per giungere al determinato livello di eccitazione

Un quantometro recente, è possibile notare le dimensioni estremamente ridotte.

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superiore; nel nostro caso l’energia rilasciata dal ritorno al livello fondamentale viene emessa sottoforma di radiazione luminosa o fotoni, questi avranno la lunghezza d’onda λ caratteristica dell’elemento di cui faceva parte l’elettrone. Più precisamente ogni elemento è dotato di una propria serie di lunghezze d’onda comunemente chiamate spettro, questo dipende dal numero di protoni e della corrispondente configurazione elettronica dell’elemento stesso.Ogni quantometro OES può lavorare in tutto il campo OES o solo in parte di esso, questo campo si estende dai 150 nm agli 800 nm, risulta però evidente che per realizzare un quantometro capace di lavorare in tutto il campo OES sia necessario utilizzare un’ ottica costituita da materiali come il quarzo che non interferiscono nella lunghezza d’onda scelta e avere il banco ottico sotto vuoto.In seguito all’eccitazione del campione, e quindi l’eccitazione degli elementi che compongono il provino stesso, i fotoni liberati andranno a colpire il reticolo olografico concavo che focalizzerà in modo differente i fotoni sul cerchio di Rowland. In ogni posizione significativa del cerchio di Rowland saranno presenti i fototubi che avranno il compito di rilevare la radiazione luminosa difratta.

PremessaPrima di continuare è necessario precisare successivamente esporrò solamente la struttura del quantometro presente nel nostro istituto, infatti esistono diverse varianti del quantometro dovute al differente sistema di eccitazione, al differente tipo di camera spettrale ed anche al differente scopo del quantometro in questione (utilizzo diretto in produzione o utilizzo in laboratorio). Il quantometro presente nel dipartimento di chimica è abbastanza datato in quanto risale agli anni ’80 , nonostante la sua età funziona correttamente ed è in grado di soddisfare tutte le esigenze che si possono avere in ambito scolastico. La sostanziale differenza che si ha nei quantometri attuali è la differenza delle dimensioni, notevolmente ridotta in seguito all’evoluzione della tecnologia e di tutti i componenti dello strumento stesso, la capacità di analizzare un numero maggiore di elementi rispetto nei quantometri recenti , si ha poi una differente velocità di calcolo per la quantificazione degli elementi presenti, l’insieme di questi miglioramenti tecnologici ha permesso di raggiungere livelli di sensibilità maggiori.

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Sistema di eccitazione

Il sistema di eccitazione presente nello strumento da noi utilizzato durante le lezioni di laboratorio è costituito da una scarica elettrica ad altissima tensione , questa scarica porta ad un grande aumento della temperatura superficiale nel punto in cui scocca la scarica nell’ordine dei 10000 K , questa temperatura porta la superficie del provino interessata dalla scarica ai seguenti passaggi di stato stato:

SOLIDO-LIQUIDOLIQUIDO-GASSOSO

In seguito sulla superficie interessata verrà a depositarsi la parte del provino che era divenuta gassosa a causa dell’elevata temperatura raggiunta. Il sistema di eccitazione presente è quindi costituito da due elettrodi collegati a corrente alternata ai quali viene interposto un condensatore che viene caricato tra i 10 ed i 50 KV; l’elettrodo superiore viene collegato opportunamente al campione da analizzare in modo da far divenire il campione stesso il nuovo elettrodo, il contro elettrodo è di forma e materiale opportuno (grafite) ed è posto in posizione inferiore al campione ad un opportuna distanza fissa stabilita dal costruttore dello strumento all’interno della camera spettrale.

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La scarica elettrica che viene a crearsi tra elettrodo e contro elettrodo è una sorta di “lampo” dotato di energia elevatissima, questa scarica è stazionaria per un determinato periodo di tempo. Per conferire queste determinate caratteristiche alla scarica elettrica è divenuto necessario assumere particolari accorgimenti, infatti una volta che la scarica proveniente dalla scarica dei condensatori stessi riesce a vincere il gap analitico, nel circuito elettrico degli elettrodi arriva una corrente alternata le cui oscillazioni vengono opportunamente smorzate mentre la durata della scarica arriva ad essere di alcuni millisecondi. Siccome il ciclo di scarica ha la durata di circa 30s per permettere la lettura allo strumento di tutti i fotoni degli elementi, si intuisce come nel corso del ciclo di scarica fra elettrodo e contro elettrodo vengano a crearsi un grande numero di scariche consecutive e dotate della medesima energia che permettono l’eccitazione della superficie interessata del provino. Per permettere l’inizio della scarica che viene fortemente impedito da parte del dielettrico costituito da qualche mm tra elettrodo e contro elettrodo, viene utilizzato un circuito ausiliario ad alta tensione e a bassa potenza che viene comunemente chiamato iniziatore (primer). Per consentire il comportamento oscillatorio da parte della scarica facendola variare da scarica tipo arco e scarica tipo scintilla, nel circuito di scarica vengono inserite un’ autoinduttanza e una resistenza di tipo variabile.Nel nostro strumento il provino viene colpito da una PRE-SCARICA (primer) che ha il compito non solo di uniformare la superficie del campione stesso ma di forare il dielettrico aria permettendo in seguito una scarica stazionaria. Questa sorta di pre-scarica ad alta tensione (HEPS), è un metodo di eccitazione del tutto simile a quello della scarica vera e propria e viene utilizzato con l’intento di eliminare gli effetti matrice.

Perché si utilizza l’Argon nella camera spettrale?

Nella camera spettrale , quando si effettua la scarica l’atmosfera presente deve essere costituita da argon purissimo, questo avviene per i seguenti motivi:

1) L’argon essendo una molecola pesante è in grado di “spazzare” tranquillamente molecole più leggere come ossigeno ed azoto che alle temperature raggiunte sulla superficie del provino interessata dalla scarica elettrica andrebbero a creare pesanti interferenze dei risultati dell’analisi, inoltre favorisce l’eccitazione degli spettri a scintilla e rende possibile l’analisi con la tecnica HEPS.

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2) Viene utilizzato l’argon in quanto presenta righe di scintilla note che non interferiscono con l’analisi, differentemente dall’aria che è meno trasparente alle radiazioni UV.

La tavoletta di Petrey

La tavoletta di Petrey è la zona vera e propria dove avviene la scarica , essa è costituita da diversi materiali, la parte superiore è costituita da Al mentre quella inferiore è un monoblocco isolante di bachelite. Nella tavoletta si ha l’ingresso e l’uscita dell’alta tensione che deve giungere agli elettrodi, un sistema di raffreddamento ad acqua per evitare di raggiungere temperature troppo elevate all’interno della camera stessa, uno scarico per i gas, l’entrata dell’argon che avviene prima della camera spettrale in modo da

permettere di pulire completamente il circuito interno da eventuali presenze di ossigeno e carbonio. Il campione dopo essere stato opportunamente fissato alla tavoletta mediante l’apposito supporto diventerà il nostro elettrodo , il contro elettrodo invece verrà inserito dal basso e fissato alla tavoletta mediante l’apposito filetto.

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Il reticolo olografico concavo

La zona del provino che viene interessata dalla scarica elettrica diviene una sorta di sorgente di luce policromatica che viene inviata al reticolo olografico concavo. Il reticolo olografico concavo è costituito da uno specchio concavo dotato di una grande densità di incisioni a “denti di sega” realizzati mediante l’utilizzo di potentissimi laser che incidono lo specchio stesso.

Il reticolo olografico concavo ha questa forma perché in questo modo può sfruttare la legge dell’ottica del cerchio di Rowland, questa sostiene che gli specchi concavi riescono a proiettare e focalizzare il raggio su una superficie che ha come diametro il raggio di curvatura dello specchio stesso. La proprietà degli specchi

Contro elettrodo

Classico reticolo inciso a denti di sega mediante il laser

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concavi, nel reticolo olografico concavo è stata combinata con le incisioni a dente di sega che permettono di suddividere la luce policromatica proveniente dalla sorgente e di focalizzarla in modo differente secondo la lunghezza d’onda differente caratteristica dell’elemento stesso, sulla superficie del cerchio virtuale di Rowland.

In tutti i quantometri la luce non raggiunge liberamente il reticolo olografico concavo in quanto , arrivando troppa luce, la funzionalità del reticolo stesso verrebbe compromessa, per ovviare a questo problema e far giungere solo una piccola parte della luce policromatica proveniente dalla sorgente , è stata interposta fra la sorgente stessa ed il reticolo olografico concavo una fenditura che può essere allargata o ristretta mediante una vite micrometrica. La distanza dei due punti sul cerchio virtuale di Rowland alla quale le due lunghezze d’onda vengono separate viene detta dispersione lineare, questa è funzione della densità d’incisione e del diametro stesso del cerchio di Rowland. Da questo deriva che tanto è maggiore la dispersione lineare, tanto più ridotto è il campo spettrale utile.

CERCHIO DI ROWLAND

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Come si può osservare dalla figura si nota che l’ingresso della luce proveniente dalla sorgente non avviene mai dal centro del cerchio ma avviene con un determinato angolo α, questo angolo è un angolo fisso e varia da strumento a strumento. Viceversa l’angolo ß che rappresenta l’angolo di riflessione del raggio monocromatico caratteristico di ogni elemento dipende dalla lunghezza d’onda λ caratteristica.La legge di Rowland citata precedentemente viene enunciata mediante la seguente formula matematica:

n λ=d ¿ α + sin ß)Dove :

- n = numero d’ordine della riga- λ = lunghezza d’onda caratteristica dell’elemento in questione- d = costante del reticolo ( quantità di incisioni per mm )- α = angolo d’ingresso della luce policromatica (fisso e caratteristico dello strumento)- ß = angolo di diffrazione caratteristico di ogni elemento.

Da questa legge matematica risulta che aumentando λ diminuisce l’energia del fotone, ed anche come la bontà di un reticolo, o meglio il potere risolvente di un reticolo olografico concavo sia determinato dalla quantità di incisioni per mm.

Condizioni necessarie affinchè vengano effettuate misurazioni

corrette al quantometro

- il banco ottico dello strumento deve essere correttamente termostatato (regolazione automatica)- il quantometro deve essere tenuto in un’ apposita stanza dove la temperatura ambiente sia più

bassa della temperatura di esercizio dello strumento stesso, in modo da evitare un eventuale surriscaldamento dello strumento stesso.

Esempio di diffrazione del reticolo olografico concavo

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- È necessario mantenere sempre lo strumento accesso perché lavori bene, il flusso di argon proveniente dalle bombole e collegato allo strumento non deve essere mai interrotto, altrimenti potrebbe entrare nella camera spettrale l’aria contenente ossigeno e azoto, elementi che interferirebbero pesantemente con l’analisi da effettuare.

Posizionamento dei fototubiRealizzare un banco ottico che permetta di compiere un determinato tipo di analisi , spesso differente da un’ azienda all’altra è una delle operazioni fondamentali da realizzare per avere a disposizione un quantometro che esegua correttamente le analisi dei vari campioni. L’operazione di posizionamento dei fototubi o meglio organizzazione del banco ottico è un’ operazione che deve essere eseguita con la massima precisione possibile. Il punto in cui posizionare il fototubo per un particolare elemento viene semplicemente calcolato attraverso la legge di Rowland, l’incognita che indica la posizione in cui mettere il fototubo di un particolare elemento viene espressa dal valore dall’angolo ß, questo valore viene ricavato tramite la formula inversa conoscendo la lunghezza d’onda dell’elemento di cui si vuole posizionare il fototubo, conoscendo l’angolo d’ingresso α caratteristico dello strumento e conoscendo la costante del reticolo d. Oltre a questo appare chiaro come non tutti i fototubi abbiano la stessa sensibilità ed anche la medesima portata, per questo motivo se si vuole effettuare ad esempio l’analisi di acciai alto-legati risulterà necessario posizionare fototubi che sono dotati di un’ elevata portata in corrispondenza del raggio difratto sul cerchio di Rowland di questi elementi, mentre bisognerà posizionare fototubi dotati di maggiore sensibilità e minore portata in corrispondenza di elementi presenti in quantità minore.Dalle considerazioni precedentemente fatte risulta facile capire che il quantometro è uno strumento estremamente poco versatile, ogni qualvolta questo strumento deve essere utilizzato per analisi differenti il suo banco ottico deve essere riposizionato .

Particolari fototubi per gli acciai rapidi

Un quantometro in grado di effettuare analisi corrette delle composizione di acciai rapido o super rapidi deve necessariamente disporre nel proprio banco ottico dei fototubi necessari alla rilevazione dei caratteristi elementi presenti in alta quantità negli acciai rapidi stessi, questi elementi sono:

- vanadio (V)- tungsteno (W)- cobalto (Co)- molibdeno (Mo)- cromo (Cr)

oltre a questo i fototubi presenti devono possedere l’opportuna portata e sensibilità, questi parametri devono essere scelti in relazione alla quantità teoria degli elementi che si dovrebbero avere negli HS e HSS.Il posizionamento preciso dei fototubi viene effettuato nel seguente modo: inizialmente bisogna andare a ricercare in letteratura le righe di arco e scintilla note dei vari elementi di cui si vogliono posizionare i fototubi, in seguito porto alcuni esempi:

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W = 2079,1 Å Co = 2286,16 Å V = 2908,81 Å Mo = 2020,32 Å Cr = 2677,16 Å

In seguito bisogna andare a calcolare l’angolo beta in cui deve essere posizionato il fototubo stesso, tenendo sempre conto del fatto che non sempre in corrispondenza della posizione calcolata mediante l’utilizzo delle righe di scintilla ed arco presa dalla letteratura si ha la massima concentrazione del raggio in quel punto ma al contrario, la maggior parte delle volte il valore dell’angolo beta che viene calcolato è un valore indicativo e a questo punto sta alla bravura dell’operatore andare ad osservare la posizione in cui la maggiore quantità possibile di fotoni raggiunge il fototubo in questione. Oltre a tutto questo è necessario selezionare le righe di cui sono note le interferenze che potrebbero presentare altri elementi che dovrebbero essere presenti nella tipologia dei campioni da analizzare, questo comporta un’elevata importanza alla successiva taratura della sensibilità stessa dell’ fototubo in cui avvengono alcune interferenze. Si potrebbero anche incontrare problemi maggiori quanto le righe d’interferenza cadano troppo vicine fra loro in quanto la possibilità delle interferenze diviene maggiore, in questo caso diviene necessario l’impiego di particolari filtri che impediscano il passaggio del raggio d’interferenza dotato di una particolare lunghezza d’onda e che contemporaneamente permettano il passaggio del raggio della lunghezza d’onda che ci interessa.Una volta terminata la predisposizione del banco ottico realizzato in base alle nostre esigenze, è necessario isolarlo dall’esterno e creare all’interno il vuoto, in seguito diviene necessario l’utilizzo di particolari campioni noti per verificare la precisione del nostro strumento e andare a regolare particolari parametri.

Campioni standard per la calibrazione

I campioni standard per la calibrazione del quantometro sono particolari campioni dotati di una composizione nota forniti da un’ ente certificato che ne assicura la composizione con margini di errore minimi. Questi particolari campioni hanno un alto valore economico proprio a causa della loro composizione chimica rigidamente controllata e sono necessari in ogni laboratorio o azienda metallurgica, vengono forniti in appositi contenitori ed ognuno di questi è contrassegnato in modo da evitare possibili scambi dei campioni stessi, il loro contenitore è corredato da un’ apposito libretto che riporta la composizione precisa di ogni campione, il laboratorio in cui è stata effettuata l’analisi di certificazione ed anche l’ente che li ha certificati. Questi vengono posizionati sul quantometro e su di loro viene effettuata l’analisi, i valori che vengono rilevati in seguito all’analisi devono essere confrontati con i valori riportati

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sulle apposite tabelle del corredo ed in base a questo confronto bisogna effettuare le necessarie correzioni al nostro quantometro se risultano valori differenti dall’analisi.

Bibliografia

- Appunti del docente di scienze dei materiali prof. Segatori Stefano- Dispensa descrizione sistema 3500 OES

Sitografia- http://www.simarsrl.com/Brochure%20ARL/Introduzione%20alla%20Spettrometria%20OE.PDF - http://www.ncs-lab.com/sito/images/pdf_strumentazioni/quantometro.pdf

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http://www.ncs-lab.com/sito/images/pdf_strumentazioni/quantometro.pdf

http://www.simarsrl.com/Brochure%20ARL/Introduzione%20alla%20Spettrometria%20OE.PDF


STORIA:

LA SOCiETà AMERICANA DEGLI ANNI

VENTI

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LA SOCiETà AMERICANA DEGLI ANNI VENTI

Nell’immaginario americano gli anni venti vengono ricordati come il periodo di grande prosperità e possibilità economica che precede la grande depressione conosciuta come “La grande crisi del 1929”. Parlando dei “ruggenti anni venti” ci si riferisce al periodo che intercorre fra la fine della prima guerra mondiale e la grande crisi del 1929, in sostanza quindi la denominazione fornita dallo stesso popolo americano a questa decade serve a rimarcare la situazione economica favorevole precedente al periodo di profonda crisi.L’intera popolazione è stata investita da questa ondata di benessere economico che era venuta a crearsi ed infatti nell’immaginario americano questo periodo di tempo viene ricordato come uno dei migliori di sempre.

In questi anni l’intero sistema produttivo del paese ha subito una profonda riorganizzazione e modernizzazione a causa della tragica realtà della Grande Guerra. Da questo momento in avanti è stato necessario essere competitivi in ambito produttivo, garantendo prodotti all’avanguardia e una produzione su vasta scala, così facendo gli USA hanno conquistato l’acronimo di paese leader nella produzione di prodotti di ogni genere, capace anche di commercializzarli a prezzi contenuti. L’insieme di questi accorgimenti unito all’espandersi delle idee del TAYLORISMO, ha permesso di aumentare di molto la capacità produttiva del paese in tutti i settori ,facendo diminuire i prezzi e permettendo di soddisfare la domanda proveniente dall’Europa di questi prodotti , indispensabili per la sua ricostruzione.

E’ necessario ricordare che differentemente dai paesi europei ,gli Stati Uniti, non hanno subito danni al proprio settore dell’industria in quanto nel corso della prima guerra mondiale, la nazione non ha subito devastazioni interne, in questo modo gli USA hanno avuto il grande vantaggio di poter appoggiarsi ad un sistema produttivo/industriale precedentemente collaudato che gli ha permesso di aumentare la produzione in modo da soddisfare la domanda Europea. Un altro aspetto a favore della società Americana era quello che le truppe al rientro dal fronte non dovevano fare i conti con le pesanti devastazioni interne subite e la successiva ricostruzione da attuare, al contrario al loro cospetto si prospettavano svariate possibilità per un grande sviluppo economico da realizzare in tempo di pace.

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CARATTERISTICHE DELL’INDUSTRIA AMERICANA DEGLI ANNI 20’

TAYLORISMOLa teoria del Taylorismo è stata elaborata dall’ ingegnere americano Frederick Taylor, essa si pone

l’obbiettivo di aumentare il rendimento del lavoro mediante un’opportuna “razionalizzazione” raggiungibile attraverso specifici studi scientifici. Questi studi mirano a dividere il lavoro in operazioni semplici e facilmente acquisibili da parte di ogni lavoratore, tese ad eliminare ogni movimento inutile, inoltre questa

USA

Stato capitalista più potente del mondo

Caratteristiche del sistema industriale

Ristretto numero di banche che controllava la maggior parte del credito

Poche gigantesche compagnie controllavano interi settori essenziali alla vita economica (es: prod acciaio,energia elettrica…)

Grandi industrie caratterizzavano il mercato interno dei beni di consumo (es. settore automobile)

Ampia applicazione dei principi Tayloristi.

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Applicazione delle idee tayloriste

Aspetti negativiAspetti positivi

Maggiore produttività;maggiori profitti; migliori salari ;cooperazione razionale fra imprenditore, tecnici , lavoratori.

Vivaci reazioni negative per lo sfruttamento dei lavoratori e per l’impoverimento del lavoro ridotto a semplici operazioni ripetute;sorta di trasformazione dell’operaio in un ingranaggio della fabbrica e conseguente svalutazione del suo ruolo nella fabbrica;nascita di accanite resistenze operaie con scioperi e rallentamenti produttivi dovuti ad atti di sabotaggio;organizzazione molto rigida che impedisce spesso ogni tipo di flessibilità.


teoria rimarca la separazione fra il lavoro di progettazione e quello di esecuzione. L’applicazione delle teorie tayloriste ha portato alla nascita della produzione di massa legata all’utilizzo della CATENA DI MONTAGGIO, la base del moderno mondo delle fabbriche.

Questa nuova organizzazione scientifica ebbe sin dagli albori un grande sviluppo, inizialmente negli Stati Uniti e successivamente in ogni parte del mondo in quanto permetteva un ingente aumento della capacità produttiva da cui deriva una sostanziale riduzione dei prezzi dei prodotti finiti.Per sostenere una produzione di massa di questo tipo era necessario disporre sempre di una grande domanda dei prodotti e questa condizione era impossibile ottenerla se non si avrebbe avuto una contemporanea crescita dei salari, è proprio in questa occasione che viene introdotta la proposta del cottimo come incentivo economico. La proposta del cottimo consisteva nel lavorare un determinato numero di prodotti mantenendo i tempi standard indicati e arrivando all’obbiettivo prestabilito senza problemi, in questo modo il lavoratore aumentando la sua produttività e conseguentemente quella dell’azienda stessa aumentava anche il suo salario e quindi aumentava il suo potere d’acquisto. L’applicazione delle teorie tayloriste ha incontrato una grande quantità di contestazioni in quanto si diceva che in questo modo il contenuto del lavoro venisse impoverito, privandolo di creatività.

EFFETTI PRODOTTIL’applicazione delle teorie tayloriste ha prodotto effetti positivi e negativi, osserviamoli nella seguente

schematizzazione:

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HENRY FORD ED IL FORDISMO

Henry Ford ingegnere statunitense fondatore della Ford Motor Company, azienda produttrice di automobili a partire dal 1903, fu il primo ad introdurre il sistema della catena di montaggio alla produzione di automobili. L’idea di Ford era quella di far diventare un bene a quel tempo di lusso come l’automobile un oggetto alla portata di un numero enorme di individui ovvero un prodotto destinato al consumo di massa. Il sig. Ford decise di introdurre la catena di montaggio in modo da garantire alla sua azienda un alto livello di produttività , questo doveva essere però accompagnato da una richiesta di impegno più alta ai lavoratori stessi in quanto gli operai dovevano rispettare, per ogni operazione, un tempo precedentemente cronometrato e concordato. Queste condizioni con il passare del tempo avrebbero sicuramente deteriorato i rapporti padrone operai e per evitare che questo accadesse nel 1914 Henry Ford decise di fissare un salario minimo giornaliero di 5$ che a quel tempo corrispondeva ad una paga decisamente elevata.

Nell’immagine si vedono operai al lavoro alla catena di montaggio per la produzione della Ford modello T.

Sicuramente questa decisione non è stata presa da Ford solo per il malcontento che avrebbero avuto i suoi operai ma anche per il fatto che essendo lui aperto nemico delle organizzazioni sindacali e di ogni forma di legislazione statale che vincolasse la libertà d’azione dell’imprenditore abbia preferito ovviare all’insorgere di contestazioni con una soluzione di questo tipo. Il primo modello di automobile prodotta su vasta scala è la FORD modello T prodotta a partire dal 1908 e uscita di produzione nel 1927, appaiono lampanti gli effetti prodotti dall’utilizzo della catena di montaggio sul prezzo del prodotto finito e sui tempi di produzione:

I dati rilevati mostrano che nel periodo di produzione della ford T (1908-1927) siano stati venduti 15 000 000 di esemplari solo negli Stati Uniti mentre nel primo anno di produzione ne sono state realizzate poco più di 10000 esemplari; appare chiaro quanto la catena di montaggio abbia portato ad una crescita esponenziale della produttività dell’azienda.68

DATI FORD MODELLO T

ANNO PREZZO UNITARIO TEMPO DI PRODUZIONE

1908 1000$ 12h 30min

1926 300$ Meno di 2h


PROBLEMI SOCIALISebbene gli anni Venti siano stati improntati all’ottimismo e all’apertura al progresso e allo sviluppo

industriale e sociale occorre comunque tenere presente che in contemporanea si ebbero problematiche di carattere sociale piuttosto rilevanti. Un esempio può essere dato dal movimento del Ku Kluz Klan.

Il Ku Kluz Klan: movimento Xenofobo negli anni Venti

L’immagine generale di epoca in cui vi era una sorta di benessere economico e buone condizioni di vita viene però, fortemente contrastata dal fatto che questi anni furono caratterizzati da un periodo di intolleranza , xenofobia , e diffusa chiusura mentale verso le diverse correnti di pensiero.

L’esempio che più rappresenta questa ondata di brutale intolleranza , è rappresentato dalla seconda ondata del KU KLUZ KLAN che si sviluppa a partire dal 1915 per giungere fino al 1950, solamente negli anni 20’ del secolo scorso il movimento contava ben 4 milioni di affiliati che disprezzavano indistintamente neri, ebrei, cattolici e socialisti.

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Gli affiliati a questo movimento dovevano essere bianchi , anglosassoni e protestanti (White Anglosaxon Protestant ) ed erano convinti che tutti i diversi erano pericolosi e che avrebbero messo in discussione il modo di vita americano.

Il Proibizionismo

E’ proprio all’interno di questo clima di xenofobia generale che vengono emanati i provvedimenti legislativi per combattere la produzione, il commercio ed il consumo delle bevande alcoliche negli Stati Uniti.

Sin dal XIX sec. circolavano idee che miravano a rendere illegali l’utilizzo, la produzione e la vendita degli alcolici negli USA ma queste idee pur essendo sostenute da vari movimenti non hanno mai raggiunto il loro obbiettivo. Solo al Congresso realizzato per la partecipazione alla prima guerra mondiale, in seguito alla promulgazione del diciottesimo emendamento, viene vietata la vendita ed il trasporto a scopo di consumo dei liquori nocivi, all’interno del territorio degli Stati Uniti ad eccezione del Connecticut e Rhode Island. Il provvedimento è stato ratificato per favorire lo sforzo bellico e anche per il fatto che non era moralmente corretto che una società altamente industrializzata come quella degli Stati Uniti che spiccava per qualità come l’ordine , la disciplina e la disposizione fisica e mentale permettesse l’uso di sostanze alcoliche che favorivano comportamenti morali non sempre corretti e l’insorgere di problemi sanitari ai consumatori. L’anno successivo a questo emendamento venne definito che tutte le bevande che contenessero una quantità di alcool superiore allo 0,5% in volume dovevano essere riconosciuta come alcolici e quindi illegali.

Gli obbiettivi di questa nuova legge che mirava a limitare il consumo, la produzione e la vendita di alcolici fallirono: infatti la vendita e la produzione non diminuirono, anzi aumentarono il commercio e la produzione illegale, favorendo lo sviluppo e la nascita di nuove bande criminali (gangster). Per questo motivo nel 1933 in seguito all’elezione del presidente Roosvelt venne emanato un nuovo emendamento che annullava il XVIII.

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Nell’immagine alcuni manifestanti americani che reclamano la libera

vendita della birra

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Bibliografia

- Amocida P. Salassa A.G., StoriaLink Dalla società di massa ad oggi Vol. 3, Pearson, Milano 2012

- Brancati A, Pagliarani T, Il nuovo dialogo con la storia, Il novecento, La nuova italia.

- Fossati M , Luppi G, Zanette E, L’esperienza della storia, Il novecento e il mondo contemporaneo, edizioni scolastiche Bruno Mondadori.

Sitografia- http://digilander.libero.it/twenties/ARFrame.htm - http://www.ford.it - http://www.treccani.it/enciclopedia/frederick-winslow-taylor/

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http://www.treccani.it/enciclopedia/frederick-winslow-taylor/

http://www.ford.it/

http://digilander.libero.it/twenties/ARFrame.htm


ITALIANO:

il poeta crepuscolare

il poeta crepuscolare73


Un argomento così specifico come quello degli acciai rapidi trattato in processi sin da principio risultava non essere facilmente ricollegabile a discipline come l’Italiano e la Storia. Tuttavia tenuto conto che la nascita e lo sviluppo degli acciai rapidi si colloca nei primi decenni del Novecento, ho ritenuto interessante considerare la poesia crepuscolare che si sviluppa in Italia proprio in tale periodo.

I CREPUSCOLARI: CARATTERISTICHE GENERALI

La nascita e lo sviluppo dei poeti Crepuscolari avviene in un arco temporale relativamente breve, infatti, l’anno d’inizio della loro poetica viene fatto coincidere con il 1903 (anno in cui vengono pubblicate le prime opere di Corrado Govoni e Aldo Palazzeschi) mentre la fine viene riconosciuta con il 1911 (in contemporanea con la pubblicazione da parte di Govoni del libro “I colloqui” realizzato in versi). Un aspetto molto particolare dei poeti Crepuscolari è che, differentemente da tanti simili movimenti e dalle avanguardie storiche, essi non hanno costituito una scuola, non si sono organizzati in un movimento preciso con un programma, un manifesto oppure una composizione che stabilisse le linee guida della loro poetica. Ad unirli fu più che altro uno spirito poetico comune.L’aggettivo Crepuscolari non fu scelto dai poeti che svilupparono questa poetica ma gli fu conferito dal critico letterario siciliano Giuseppe Antonio Borgese , il quale, recensendo sul quotidiano “la stampa” un volumetto comune di giovani poeti ( la raccolta “Poesie scritte in lapis” di Marino Moretti ) volle vedervi il declino della grande poesia romantica e dunque chiamò con tale aggettivo quei poeti e definì “Crepuscolarismo” il loro comune indirizzo poetico. Mediante il conferimento dell’aggettivo “crepuscolare” Borgese riuscì a conferire una precisa collocazione storica ai poeti uniti da uno stesso spirito espressivo nonostante le personali caratteristiche poetiche. Da un punto di vista oggettivo, a veder bene, l’aggettivo “crepuscolare” assume un’accezione di stampo negativo: sarebbe troppo superficiale però affermare che esso è stato usato solo per rimarcare aspetti negativi della poesia crepuscolare; in realtà esso fu scelto per una complessa serie di motivazioni. L’aggettivo in questione rimanda infatti al periodo della giornata caratteristico dell’imbrunire, del crepuscolo in cui lentamente il sole va tramontando e la luce da esso emanata tende lentamente a scomparire per lasciare spazio all’avanzare del buio della notte. Rapportando le figure evocate da questo aggettivo alla realtà storico-letteraria caratteristica del periodo, si nota un collegamento diretto, in quanto ci si trova in corrispondenza della fine dell’epoca simbolistica. Dal punto di vista della forma di scrittura si può osservare come i Crepuscolari ed i loro contemporanei, che sono i vociani ed i futuristi, hanno introdotto nel contesto della letteratura italiana nuove sperimentazione formali e espressive che hanno lentamente allontanato dalle forme poetiche classiche tipiche dell’epoca precedente. In particolare i Crepuscolari, attraverso la modestia dei propri temi ed il tono sommesso e prosastico della loro lingua e del loro stile, si pongono in diretto contrasto con la poesia D’Annunziana.

Da qui si comprende come Il critico letterario Borgese ha attribuito quale elemento comune dei poeti Crepuscolari, l’incapacità di dare significato all’esistenza e il ripiegamento intimistico su se stessi, spesso accompagnato da rimpianti e fasi di auto compatimento. Questi temi sottolineano ulteriormente il grande distacco dalla precedente classica poesia italiana caratterizzata dalle figure di Carducci e D’Annunzio tendenti al culto del bello in collegamento alla figura umana ed alla bellezza più generale delle cose.

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I TEMI E I LUOGHI

I temi della poesia crepuscolare sono fondati sulla sonnolente e monotona vita di provincia, caratterizzata dalla stanchezza di vivere che porta lentamente al ripiegamento su se stessi.

Dal loro punto di vista l’insieme di queste sensazioni e stati d’animo possono essere facilmente collegate alla incapacità dell’ uomo di essere in grado di creare un rapporto armonioso con la società e alle conseguenti forme di sofferenza che portano ad un quotidiano auto compatimento. Ai Crepuscolari va riconosciuta una profonda riforma dei contenuti e temi: infatti, con la loro poesia essi negano i classici aspetti e personaggi di D’Annunzio, rifiutando il superomismo, l’ estetismo e l’uso di un surplus di parole per rendere più lussuosa l’intera composizione. Contrariamente a tutto questo i Crepuscolari compongono poesie senza intenzioni educative: per loro la poesia è solo un mezzo di confessione e di analisi del proprio mondo interiore. Anche dal punto di vista dei luoghi caratteristici descritti possono essere individuati profondi cambiamenti, in quanto dagli ambienti classici delle opere di D’Annunzio raffiguranti i luoghi alto-borghesi, i Crepuscolari passano a luoghi di provincia nel loro squallore e nella solitudine e desolazione. Le persone descritte costituiscono proprio la gente che abita questi luoghi. I luoghi comuni della poesia crepuscolare sono: i salotti borghesi, le corsie d’ospedale, le cappelle senza fedeli e luoghi comuni come i parchi desolati. Vengono presentate spesso scene malinconiche e pure la malattia ( come la tisi, tipica del tempo): essi scelgono di parlarne non per motivi di realismo o autobiografici ( anche se vari di loro morirono tubercolotici), ma perché la malattia diventa la metafora del disagio di vivere e della rinuncia alla vita. Esaltando il tema della malattia i Crepuscolari ribaltano il rapporto arte-vita: se per D’annunzio la vita doveva diventare un’opera d’arte, per loro, la letteratura, cioè l’arte, essendo più importante deve sostituirsi alla vita caratterizzata dalla malattia e dalla sofferenza.

LA FORMA75


Le composizioni crepuscolari sono facilmente comprensibili e adatte alla lettura della gente comune. Questa semplicità è dovuta all’impiego di un lessico umile che viene abilmente utilizzato in alternanza a parole caratteristiche di un linguaggio elevato. Il ritmo delle composizioni appare abbastanza lento, elemento che favorisce notevolmente la comprensione mentre dal punto di vista metrico viene adottato il verso libero, fino ad allora usato poco e principalmente solo da Gabriele D’Annunzio. La scelta del verso libero ha lo scopo di accentuare la perdita di musicalità ed armonia nelle poesie, facendole divenire, in svariate occasioni, molto simili a composizioni in prosa. Anche questo è un aspetto decisamente innovativo.

POETI PRINCIPALI

I principali poeti della realtà crepuscolare sono stati Sergio Corazzini e Guido Gozzano , in seguito li esporrò in breve:

SERGIO CORAZZINI:

GUIDO GOZZANO:

Fin dal suo esordio in campo letterario, Sergio Corazzini percepisce la desolazione del ruolo del poeta crepuscolare , rapportandola alla propria condizione di tristezza: quella di un ragazzo dolce e pensoso che finisce per desiderare la morte . Egli trascrive questi suoi pensieri e sensazioni nell’opera “Desolazione del povero poeta crepuscolare” che in breve diviene per tutti “il manifesto dei poeti crepuscolari”. La poesia di questo autore è incentrata sulla descrizione delle “piccole cose” che non hanno un doppio significato ma dietro alla quali c’è solamente il vuoto. Affetto di tisi, dopo diversi anni di malattia , morì a vent’anni ; questa particolare situazione di salute precaria è una delle cause che ha influito a creare la sua poetica incentrata su due aspetti fondamentali:- Il malinconico desiderio di una vita negatagli dalla

malattia - Il contemporaneo desiderio di concludere questa

vita che non gli dava prospettive future.

Differentemente da tutti i poeti aderenti alla poetica crepuscolare Guido Gozzano visse l’esperienza crepuscolare in modo particolare, infatti per ebbe un atteggiamento multiforme che variava dalla partecipazione al distacco con l’aggiunta di

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LA DEMITIZZAZIONE DEL RUOLO DEL POETA/ VERGOGNA DI ESSERE POETA

L’aspetto probabilmente più curioso ed interessante dei poeti crepuscolari è quello della demitizzazione del ruolo del poeta, fra di loro si sviluppa un senso di stanchezza e sfiducia dovuto all’impossibilità di potersi appoggiare a miti o ad ideali. Ciò tende a portare i poeti stessi verso la mancanza di fiducia in ogni cosa.

A causa di questa situazione, differentemente dal passato, non vengono più trattate le tematiche sociali comuni e i problemi reali della società; più precisamente, il poeta rinuncia ad ogni presa di posizione o impegno civile, politico o sociale , arrivando persino a vergognarsi della sua figura di poeta. Da un punto di vista esterno è facile notare come la figura poetica passa dal poeta vate di Pascoli e dal poeta come figura eroica secondo D’Annunzio, all’immagine del poeta antieroe e dell’inetto che rappresenta attraverso la sua poesia l’umile realtà quotidiana. All’interno della produzione crepuscolare il tema della vergogna di essere poeta viene direttamente espresso da diversi autori come Gozzano, Corazzini, Palazzeschi: questi apertamente dichiaravano di non voler essere riconosciuti come poeti in quanto non lo erano. Andando ad analizzare la produzione dei poeti precedentemente elencati, è stato scoperto che l’autore che meglio esprime il senso della vergogna di essere poeti può essere riconosciuto nella produzione di Sergio Corazzini, più precisamente nella lirica “Desolazione del povero poeta sentimentale” che è stata pubblicata nel 1906 e fa parte “Piccolo libro inutile” di Corazzini. In seguito riporto la lirica ed un breve commento.

Differentemente da tutti i poeti aderenti alla poetica crepuscolare Guido Gozzano visse l’esperienza crepuscolare in modo particolare, infatti per ebbe un atteggiamento multiforme che variava dalla partecipazione al distacco con l’aggiunta di

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“DESOLAZIONE DEL POVERO POETA SENTIMENTALE”

Sergio Corazzini

IPerché tu mi dici: poeta?

Io non sono un poeta.Io non sono che un piccolo fanciullo che piange.Vedi: non ho che le lagrime da offrire al Silenzio.

Perché tu mi dici: poeta? II

Le mie tristezze sono povere tristezze comuni.Le mie gioie furono semplici,

semplici così, che se io dovessi confessarle a te arrossirei.Oggi io penso a morire.

III

Io voglio morire, solamente, perché sono stanco;solamente perché i grandi angioli

su le vetrate delle cattedralimi fanno tramare d’amore e d’angoscia;

solamente perché, io sono, oramai,rassegnato come uno specchio,

come un povero specchio melanconico.Vedi che io non sono un poeta:

sono un fanciullo triste che ha voglia di morire.

IVOh, non maravigliarti della mia tristezza!

E non domandarmi;io non saprei dirti che parole così vane,

Dio mio, così vane,che mi verrebbe di piangere come se fossi per morire.

Le mie lagrime avrebbero l’ariadi sgranare un rosario di tristezza

davanti alla mia anima sette volte dolente,ma io non sarei un poeta;

sarei, semplicemente, un dolce e pensoso fanciullocui avvenisse di pregare, così, come canta e come dorme.

V

Io mi comunico del silenzio, cotidianamente, come di Gesù.E i sacerdoti del silenzio sono i romori,

poi che senza di essi io non avrei cercato e trovato il Dio.

VIQuesta notte ho dormito con le mani in croce.

Mi sembrò di essere un piccolo e dolce fanciullo

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dimenticato da tutti gli umani,povera tenera preda del primo venuto;

e desiderai di essere venduto,di essere battuto

di essere costretto a digiunareper potermi mettere a piangere tutto solo,

disperatamente triste,in un angolo oscuro.

VII

Io amo la vita semplice delle cose.Quante passioni vidi sfogliarsi, a poco a poco,

per ogni cosa che se ne andava!Ma tu non mi comprendi e sorridi.

E pensi che io sia malato.

VIIIOh, io sono, veramente malato!E muoio, un poco, ogni giorno.

Vedi: come le cose.Non sono, dunque, un poeta:

io so che per essere detto: poeta, convieneviver ben altra vita!

Io non so, Dio mio, che morire.Amen.

COMMENTOSin dalla lettura del titolo , si capisce che la lirica tratta il tema della desolazione della figura del

poeta, rappresentandolo come un personaggio stanco del contesto in cui vive ed in posizione apertamente contrastante a quella del superuomo classica di D’Annunzio. Nel corso della composizione viene a contatto con i sentimenti comuni classici del suo animo povero. Solo in seguito alla lettura della lirica, si può notare che il protagonista, è alla ricerca di Dio: infatti solo Dio è l’unico a poter salvare Corazzini dai tristi pensieri di morte e dai dolori vissuti nella sua monotona vita. Nella poesia viene fatto ampio uso della tecnica della descrizione diretta dei sentimenti delle sensazioni. L’insieme di questi elementi, spesso conduce l’autore a sprofondare in una sorta di vittimismo che viene apertamente dichiarato. L’elemento fondamentale che contraddistingue questa lirica dalle poesie dell’epoca precedente è che in essa vengono trattati temi ed immagini interiori dell’individuo, elementi sviluppati in seguito alla circolazione delle prime teorie psicoanalitiche di Sigmund Freud. Per Corazzini la cosa più importante oltre al ritrovamento di Dio è quello di apparire come un fanciullo piuttosto che un poeta, in quanto, l’unico in grado di giudicare è Dio stesso e salverà probabilmente i piccoli fanciulli piuttosto che i grandi poeti che vivono una vita del tutto diversa dalla sua. Risulta chiaro quanto Corazzini tema la morte ed i dolori che la precedono: egli è tormentato dall’idea di morire ed la visione degli angeli dipinti nelle cattedrali lo fa tremare d’amore e al contempo di angoscia mettendolo in comunicazione con il divino. Nel corso del pensiero rivolto alla sua anima il poeta viene a descriversi come un dolce e pensieroso fanciullo che a volte che compie azioni comuni come quella della preghiera, successivamente si ha la

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confessione del poeta che sostiene di aver trovato Dio solamente perché in seguito ai dolori della sua malattia ha iniziato a pregare e questo, lo ha portato inizialmente a cercarlo ed in seguito a trovarlo. L’insieme di questi pensieri porta il poeta ad una sorta di regressione che lo conduce ad un profondo vittimismo, riscontrabile nel suo stato d’animo e persino negli oggetti che lo circondano, questi lentamente tendono a morire. Dallo stretto collegamento fra i suoi pensieri ed i suoi comportamenti, Corazzini si riconosce in tutto questo in quanto è consumato dalla sua malattia, viene quindi ad autoproclamarsi non un grande poeta, come avrebbe fatto la figura del poeta vate ma come un semplice fanciulli che sa soltanto di morire.

STILE LIRICALa lirica risulta ampliamente comprensibile in quanto vengono utilizzate parole appartenenti ad un

lessico comune con l’intento di rafforzare il collegamento fra lo stato d’animo e la visione del mondo da parte del poeta. Solo poche parole appartengono ad un lessico arcaico e sono coloro che conferiscono alla composizione un buon livello di ricercatezza letteraria. I classici temi della tristezza e della sofferenza crepuscolari, vengono riscontrati negli aggettivi utilizzati. Vengono ripetute le parole chiave in modo da compensare il ritmo altalenante delle varie strofe. In alcuni punti la lirica appare del tutto simile ad una composizione in prosa, questa sensazione viene resa grazie all’utilizzo di proposizioni consecutive; l’utilizzo del punto esclamativo viene effettuato per conferire al verso il senso di stupore.

LE FIGURE RETORICHESi ha un vasto utilizzo di figure retoriche, già partendo dal titolo si viene a contatto con una

domanda retorica, infatti, il poeta sa di essere poeta ma sfrutta questa domanda per permettere l’inizio della stesura della poesia che si sviluppa come il confronto tra lui e D’Annunzio. Le figure retoriche che vengono utilizzate sono l’anafora, la metafora, la similitudine e la personificazione del silenzio.

EMOTIVITA’La lirica è caratterizzata da un tono triste dovuto al pensiero del poeta sul tragico destino che lo

attende: infatti l’autore morirà prematuramente a causa della sua malattia. E’ bello osservare come Corazzini esprima nonostante la tristezza tutto se stesso e ci manifesti di essersi avvicinato a Dio e di averlo trovato solo in seguito alla sua malattia.

Questo aspetto rappresenta il classico comportamento umano, quando l’uomo sempre più cerca di affidarsi alla religione avendo perso ogni speranza nella possibilità di risolvere i propri problemi.

Proprio per questo alla fine della poesia viene espresso quell’ “amen” che contribuisce a richiamare, unito al ritmo altalenante ed ad altre immagini, una struttura che richiama un salmo cristiano.

BIBLIOGRAFIA

- Materazzi M., Officina letteraria, Ed. Thema, Torino 1994.- Panebianco B, Pisoni C, Reggiani L, Malpensa M, Testi e scenari, letteratura cultura ed arte,

vol. 5-6-7, Zanichelli , Bologna 2009.- Baldi G.-Giusso S.- Razetti M. – Zaccaria G., Il Libro letteratura. Testi e storia, vol3/2,

Paravia, Torino 2011.

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SITOGRAFIA

- http://www.interruzioni.com/crepuscolari.htm- http://www.parodos.it/letteratura/breve/9.htm- http://it.wikipedia.org/wiki/Crepuscolarismo- http://www.treccani.it/enciclopedia/crepuscolari

Fine.

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http://it.wikipedia.org/wiki/Crepuscolarismo

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http://www.interruzioni.com/crepuscolari.htm

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