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Studio di un inserto stampo soggetto a fatica termomeccanica e destinato al processo di pressofusione di un componente in lega leggera

Informazioni tesi

  Autore: Federica Fiorentini
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2018-19
  Università: Università degli Studi di Napoli - Federico II
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica per la progettazione e la produzione LM-33
  Relatore: Enrico Armentani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 177

L'inserto è un componente amovibile degli stampi impiegati nella tecnica di fonderia della pressocolata. È utilizzato per realizzare particolari forme nel getto prodotto, come cavità e sottosquadri o per intensificare il raffreddamento in alcune zone critiche della forma. Ogni stampo può contenerne più di uno. Ogni inserto è dotato di almeno un semplice condotto di raffreddamento rettilineo necessario per ottimizzare la gestione termica dello stampo ed andare a raffreddare quelli che sono noti come hot spots. Le severe condizioni di temperatura alle quali è soggetto questo componente, unite alle sollecitazioni meccaniche derivanti prima dal metallo fuso colato nella forma che entra a contatto con esso e poi dal getto una volta solidificatosi, le quali si ripetono ciclicamente ad ogni colata, sottopongono l'inserto ad un fenomeno noto come fatica termo-meccanica. Questo fenomeno comporta la nascita di cricche più o meno profonde e molto ramificate che dopo un certo numero di cicli rendono il componente inutilizzabile. Tutto ciò si traduce nella necessità di effettuare frequenti sostituzioni le quali hanno un impatto sia sui costi diretti che su quelli indiretti provocati dai tempi di fermo della macchina. Nel caso specifico, si è approfondito lo studio del fenomeno su un inserto utilizzato per la realizzazione di un canale di discesa dell'olio in un blocco motore pressofuso in lega di alluminio. L'obiettivo, perseguito attraverso analisi termostrutturali agli elementi finiti (FEM) sull'inserto, è la determinazione delle aree più colpite da temperature elevate e forti gradienti termici che nel tempo provocano distorsioni locali e fratture, in modo che sia possibile ipotizzare un sistema di raffreddamento del componente più efficiente attraverso l'impiego di canali conformati ricavabili realizzando l'inserto in additive manufacturing.

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  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 177

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2 INTRODUZIONE La pressocolata di leghe leggere è una tecnologia in grado di realizzare un rateo produttivo estremamente elevato, ma allo stesso tempo risulta essere molto complessa e governata da numerosi parametri di processo a causa anche delle alte temperature raggiunte che evolvono in tempi ridotti provocando severi gradienti termici. La gestione termica degli stampi e dei suoi componenti è oggetto di numerosi studi volti all’ottimizzazione dei tempi di ciclo, all’eliminazione dei difetti prodotti nei getti ed all’allungamento della vita utile del costoso impianto e delle sue parti. Il presente lavoro si concentra su un componente dello stampo, ovvero su un inserto (uno dei sei che sono presenti nel modello) che realizza un canale di discesa dell’olio in un blocco motore a cui è demandato il compito di raffreddare in maniera uniforme le diverse zone del getto per prevenire difettosità, ritiri localizzati e distorsioni causate da punti caldi. Quest’inserto è oggetto di frequenti sostituzioni per colpa delle sollecitazioni cicliche di natura sia termica che meccanica che insieme generano affaticamento termo-meccanico con conseguente inevitabile rottura. Per effettuare una verifica a fatica di un componente soggetto ad una simile sollecitazione, c’è bisogno della conoscenza delle sollecitazioni di origine termica, in particolare è necessario studiare i transitori termici di riscaldamento e raffreddamento per generare una mappa delle temperature. Deve poi seguire un’analisi strutturale avendo il campo di temperature precedentemente ricavato come parametro di carico più eventuali carichi di origine meccanica da sovrapporgli. In questo lavoro saranno condotte analisi termo- strutturali agli elementi finiti con lo scopo di fornire i parametri necessari per un’analisi a fatica. Nel primo capitolo viene presentata la tecnica di pressofusione a partire dalle sue

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Parole chiave

fatica
analisi fem
stampi
inserti
fatica termomeccanica
analisi termostrutturali
pressocolata
die casting
additive manufacturing
conformal cooling channels

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