ATTIVITA’ R&D ASSOFOND
STATO DELL’ARTE
• Risorse economiche ed umane limitate
• Unico interlocutore esterno (Università) con obiettivi
diversi da quelli della fonderia
Lavori sporadici e non
strutturati
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ATTIVITA’ R&D ASSOFOND
OBIETTIVI
• Diffusione di conoscenze tecniche e tecnologiche
(caratteristiche dei materiali, sistemi produttivi, requisiti applicativi)
• Comprensione dell’effetto dei parametri produttivi
sulle caratteristiche di prodotto utili alla
progettazione
• Competitività
• Collaborazione nella progettazione
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OFFERTA DISPONIBILE
• Competenze universitarie
• Sistemi di calcolo (simulazione)
• Collaborazione con i progettisti
Competenze interne
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ARGOMENTI DA SVILUPPARE
• Caratteristiche meccaniche
Trazione
Impatto
Fatica
Campo elasto-plastico
• Usura
• Ossidazione
• Alta temperatura / bassa temperatura
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ATTIVITA’ A BREVE TERMINE
• Fatica
• Trazione
• Resilienza
• Kth
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SCELTA DEL MATERIALE
•
•
•
•
Ghise ferritiche
Ghise ferritico-perlitiche
Ghise perlitiche
Ghise ferritiche ad alto silicio
Trattamento termico:
- Bonifica
- Normalizzazione
- ADI-IDI
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DETERMINAZIONE DEGLI SPESSORI
(tempi di solidificazione)
• Scelta delle provette
Possibile utilizzo di provette a gradini per
studiare le proprietà a diverse velocità di
raffreddamento con un’unica colata
(stesso materiale).
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PROCEDURA SPERIMENTALE
• Costruzione delle attrezzature
Realizzazione di una placca dedicata con modelli per
provette di diversi spessori.
Definizione dei sistemi di colata e di alimentazione allo
stesso modo dei getti in produzione.
• Formatura e colata delle provette
Termocoppie immerse nelle provette per determinare il
reale ciclo di solidificazione e raffreddamento
Termocoppie all’interno di provette poste in diverse
posizioni nella stessa staffa
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• Registrazione dei parametri di processo
forno utilizzato
carica
analisi chimica e analisi
termica del forno
provino di tempra
tipo di siviera
materiale e quantità di
sferoidizzante
metodo di sferoidizzazione
materiale e quantità di
inoculante
metodo di inoculazione
temperatura di spillata
analisi termica della ghisa
finale (post-inoculata) con
e senza inoculante (0,1%)
analisi chimica della ghisa
finale (post-inoculata)
temperatura e tempo di
colata
Nota: analisi termica significativa
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ESECUZIONE DELLE PROVE
•
Prove meccaniche di trazione
Barrette ricavate nei diversi spessori, numero di prove
variabile in base all’omogeneità del materiale
Determinazione del rapporto tra limite di fatica σf e
resistenza a rottura Rm
Valutazione
dell’effetto
dei
diversi
parametri
microstrutturali e di processo sulle proprietà statiche
rispetto a quelle di fatica
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ESECUZIONE DELLE PROVE
• Prove meccaniche di fatica
Flessione rotante:
-Numero elevato di prove
-Rapidità esecuzione delle prove
-Costo minore della macchina
Tensione/compressione (assiali):
-Meccanica della frattura
-Effetto del carico medio (R qualsiasi)
-Macchina molto più costosa
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ESECUZIONE DELLE PROVE
• Prove meccaniche di fatica
Flessione rotante:
Tensione/compressione (assiali):
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ESECUZIONE DELLE PROVE
•
Prove meccaniche di fatica
Determinazione del solo limite di fatica (tralasciare la parte
ascendente della curva di Wöhler); da definire n° cicli
(suggerimento 5Mcicli)
Effetto del carico medio (R≠-1 prove assiali)
Effetto finitura superficiale (difetti, intagli, lavorazione …)
Effetto della microstruttura (inoculazione, numero di noduli,
morfologia della grafite, inclusioni …)
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ESECUZIONE DELLE PROVE
•
Prove meccaniche di fatica
Curva di Wöhler
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ESECUZIONE DELLE PROVE
•
Prove di meccanica della frattura
Determinazione del valore
di soglia per il fattore di
intensificazione degli sforzi
ΔKth (curve di Paris)
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ESECUZIONE DELLE PROVE
•
Curva di resilienza in funzione della temperatura
resilienze con intaglio (getto di 750kg spessore min. 250mm non inoculato)
20
18
16
energia (J)
14
TtR = 0°C
12
TtR = 30°C
10
400-15
450-18
8
600-3
6
TtR = 110°C
4
2
0
-60
-20
20
60
100
140
180
220
260
300
340
380
420
460
500
540
580
620
temperatura (°C)
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ANALISI DEI DATI
•
Esame SEM delle superfici di frattura
•
Microscopia ottica
• Interpretazione dei dati e definizione dei meccanismi di
rottura dei campioni
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AZIONI CORRETTIVE DI MIGLIORAMENTO
•
Basandosi sull’interpretazione dei dati raccolti:
modifica del materiale
interventi mirati sul sistema produttivo
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DISTRIBUZIONE DEI COMPITI
Assofond: stesura del programma di lavoro, interfaccia tra
fonderia e università, analisi dei dati
Fonderia: produzione del materiale, esecuzione delle
prove, modifiche di processo
Università: microscopia elettronica, prove speciali, analisi
dei dati
Nota: possibilità di costituire un laboratorio Assofond per l’esecuzione delle
prove meccaniche standard
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SCHEMA DI PROGETTO IPOTETICO
Oggetto di studio
Materiale
EN-GJS-600-10
Spessore
30mm
Fase
Risorse
Responsabilità
Definizione del progetto
16h
Assofond / Fonderia / Università
Prove di trazione
n. 6
Fonderia
Prove di resilienza
n. 8
Fonderia
Prove per limite di fatica
n. 20
Fonderia
Prove per Kth
n. 3
Università
Microscopia elettronica
12h
Università
Microscopia ottica
6h
Fonderia
Supervisione attività e aggiornamento
avanzamento lavori
16h
Assofond
Analisi dei risultati
10h
Assofond / Università
Tempo stimato: 3 mesi
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