Che i polimeri e i materiali compositi siano i più attuali materiali del futuro è cosa nota; altresì vero che, più in generale, le materie plastiche costituiscono una grande industria destinata a crescere in modo esponenziale. Combinando in modo intelligente materie plastiche e fibre (vetro, carbonio e/o ceramiche) si generano infiniti materiali noti ai più come compositi.
La forza combinata dei materiali compositi e la loro leggerezza, così come il basso costo, li rendono ideali per numerosi settori.
Trattamenti meccanici di materiali compositi
Un nuovo metodo per produrre materiali compositi avanzati con le più disparate combinazioni di rigidezza, resistenza, durezza, conducibilità termica ed elettrica è definito come “co-continuo”, cioè dato dall’unione di due componenti entrambi allo stato solido e continuo (da cui il nome).
L’unione dei due elementi avviene ovviamente a livello della loro microstruttura; diversi studi sono stati fatti in passato sull’unione alluminio-ceramici o allumino-vetro.
Questi ultimi in particolare, grazie alle loro caratteristiche di alta resistenza, bassa conducibilità termica, resistenza all’abrasione e biocompatibilità sono adatti a innumerevoli applicazioni. In dettaglio la progettazione di materiali compositi con il metodo del co-continuo ha come obiettivo quello di cercare di progettare un materiale che può assorbire l’energia in situazioni di carico estremo.
Ad esempio questo innovativo materiale potrebbe essere utilizzato per le carenature di camion o aerei, ma potrebbe essere leggero, efficiente e flessibile anche come rivestimento solido come la maggior parte delle strutture protettive attualmente presenti a livello mondiale. Esiste però un aspetto ingegneristico da non trascurare: le tensioni residue. Ma in realtà che cosa sono?
Si tratta di uno stato di sollecitazione interna del componente meccanico generato dalla presenza di porzioni soggette a sforzi di varia entità e verso che si autoequilibrano.
Quando in una zona del pezzo sono presenti tensioni residue di trazione inevitabilmente nella restante parte dovranno essere presenti tensioni residue di compressione in modo da bilanciare le prime.
Immaginando la presenza di tensioni residue di trazione in corrispondenza della superficie di un pezzo, queste avranno un effetto negativo sulla vita a fatica, in quanto favoriranno l’innesco e la propagazione delle cricche.
Di contro, tensioni residue di compressione avranno un effetto positivo, in grado di ostacolare l’innesco e la propagazione delle cricche. I trattamenti meccanici come la pallinatura e/o la rullatura sono in grado di minimizzare l’effetto delle tensioni residue nei compositi oppure si dovrà intervenire in altro modo?
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