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ATTIVITA’ R&D ASSOFOND
STATO DELL’ARTE
• Risorse economiche ed umane limitate
• Unico interlocutore esterno (Università) con obiettivi diversi da quelli della fonderia
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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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5 Documento Riservato e Confidenziale - Uso consentito ai soli autorizzati - Riproduzione vietata - Private and Confidential Document - Use allowed only to authorized - All rights reserved
ATTIVITA’ A BREVE TERMINE
• Fatica • Trazione • Resilienza • Kth
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• Ghise ferritiche • Ghise ferritico-perlitiche • Ghise perlitiche • Ghise ferritiche ad alto silicio
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SCELTA DEL MATERIALE
Trattamento termico: - Bonifica - Normalizzazione - ADI-IDI
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• 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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DETERMINAZIONE DEGLI SPESSORI (tempi di solidificazione)
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• 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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PROCEDURA SPERIMENTALE
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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
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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
• Registrazione dei parametri di processo
Nota: analisi termica significativa
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• 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
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• Prove meccaniche di fatica
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ESECUZIONE DELLE PROVE
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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• Prove meccaniche di fatica
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ESECUZIONE DELLE PROVE
Flessione rotante:
Tensione/compressione (assiali):
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• Prove meccaniche di fatica
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ESECUZIONE DELLE PROVE
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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• Prove meccaniche di fatica
Curva di Wöhler
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ESECUZIONE DELLE PROVE
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• Prove di meccanica della frattura
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ESECUZIONE DELLE PROVE
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
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
-60 -20 20 60 100 140 180 220 260 300 340 380 420 460 500 540 580 620
ener
gia
(J)
temperatura (°C)
resilienze con intaglio (getto di 750kg spessore min. 250mm non inoculato)
400-15
450-18
600-3
TtR = 110°C
TtR = 30°C
TtR = 0°C
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• Esame SEM delle superfici di frattura
• Microscopia ottica
• Interpretazione dei dati e definizione dei meccanismi di rottura dei campioni
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ANALISI DEI DATI
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• Basandosi sull’interpretazione dei dati raccolti: modifica del materiale
interventi mirati sul sistema produttivo
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AZIONI CORRETTIVE DI MIGLIORAMENTO
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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
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DISTRIBUZIONE DEI COMPITI
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
Tempo stimato: 3 mesi
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