Facoltà: Ingegneria Gestionale per la Produzione Industrial
Collocazione: 9077
Autore: Nardini Alberto
Data: 20/12/2010
Titolo: Applicazione delle mappe di processo allo studio della lavorabilita' a caldo di acciai inossidabili austenitici: analisi sperimentale e simulazione agli elementi finiti.
Relatore: Raimondi Marco
Correlatore: Merkling Gunther
Autorizzazione per la consultazione: SI
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Questa tesi, che si pone all’interno di un vasto progetto portato avanti da RTM Breda, si prefigge l’obiettivo di dare un contributo allo sviluppo di tecniche per la progettazione e l’ottimizzazione dei processi di lavorazione degli acciai inossidabili austenitici X8CrNi1910 (AISI 304) e X3CrNi1911 (AISI 316). L’obiettivo finale dell’intero progetto è la produzione di anelli laminati con microstrutture e proprietà controllate, senza macro o micro difetti strutturali, su base ripetibile in ambiente produttivo. Il lavoro si articola in tre parti. Nella prima parte della tesi viene presentata la parte “teorica” di questo lavoro e vengono introdotte e approfondite le basi della fisica meccanica e strutturale che servono per comprendere le dinamiche di ciò che verrà presentato nella seconda parte. Dopo una introduzione in cui si descrive il significato meccanico e fisico di cosa sia una deformazione plastica a caldo di un materiale metallico si passa a spiegare quali siano i processi produttivi di interesse e di riferimento, elencando le metodologie e le operazioni che li caratterizzano. Infine, vengono descritte in dettaglio tutte le principali proprietà meccaniche, fisiche e chimiche della materia prima di questo studio, ovvero gli acciai inossidabili austenitici, focalizzando l’attenzione in particolare sugli acciai AISI 304 e 316. Nella seconda parte della tesi viene sviluppato uno studio matematico della lavorabilità a caldo di questi due materiali, partendo da dati sperimentali di curve sforzodeformazione derivanti da test di compressione a caldo. La descrizione matematica delle proprietà del materiale viene portata avanti con due approcci complementari. Infine nella terza parte dopo aver controllato che il modello ottenuto sia adeguato per riprodurre i risultati sperimentali delle prove di compressione a caldo utilizzati per lo studio, lo si implementerà all’interno del software di simulazione ad elementi finiti, al fine di riprodurre un processo produttivo di forgiatura e di laminazione radialeassiale già eseguito e si confronteranno i risultati ottenuti con i valori registrati dall’attrezzatura utilizzata in forgia durante il reale processo di lavorazione. Il lavoro svolto ha permesso di ottenere una descrizione delle proprietà a caldo di questi materiali sia in termini di mappe di lavorabilità che forniscono agli operatori un atlante che permette loro di conoscere le finestre di temperature e velocità di deformazione all’interno delle quali il materiale può essere lavorato in maniera sicura evitando l’insorgere di problemi di instabilità, sia in termini di equazioni costitutive che permettono di descrivere il comportamento del materiale a elevate temperature e velocità di deformazione in funzione di un numero limitato di costanti numeriche e che possono essere implementate all’interno di programmi per il calcolo agli elementi finiti. In conclusione i risultati ottenuti manifestano l’affidabilità del modello ottenuto e ciò è dimostrato appunto dai valori dello spessore dell’anello, dei valori massimi delle forze e dalle corrispondenze geometriche finali. Per ottenere risultati ancora migliori al fine di una perfetta corrispondenza tra la simulazione e la pratica in forgia, sarà necessario adeguare il modello della simulazione in mod
