INCONEL 718: confronto su valori di resistenza a fatica per provini in additive manufacturing

Introduzione

INCONEL 718: Effetti della lavorazione meccanica, rapporto di tensione e la tipologia di macchina per la realizzazione di provini in additive manufacturing, sulla resistenza a fatica.

Aziende del settore automobilistico, aeronautico, medicale e beni di consumo, investono sempre più risorse per la realizzazione dei loro prodotti tramite l’additive manufacturing (AM). La conoscenza completa della risposta del materiale in funzione delle lavorazioni subite è ancora da definire completamente. Con la rilevazione dei dati sperimentali è quindi possibile determinare quale tipo di lavorazioni apportino miglioramenti ai valori di resistenza del materiale.
 

Scopo

Lo scopo dell’attività ha voluto mostrare il diverso comportamento a fatica di provini realizzati tramite additive manufacturing. 

Con questo studio si sono voluti confrontare i valori sperimentali di resistenza a fatica per i seguenti provini:
  1. as built, prodotti con la Macchina A;
  2. lavorati tramite la lavorazione di asportazione di truciolo, come la tornitura, prodotti con la Macchina A;
  3. lavorati, prodotti con la Macchina B.
In questo modo si vuole determinare l’influenza delle lavorazioni meccaniche su componenti realizzati tramite diverse tipologie di macchine per la produzione additiva.

Un altro studio ha permesso di confrontare provini realizzati con la stessa macchina e stessi parametri di processo produttivo. In questo modo si è voluto determinare l’influenza della resistenza a fatica in funzione della variazione del rapporto di tensione R. I provini sono stati sottoposti sia ad un ciclo alterno simmetrico (R=-1), sia con un ciclo pulsante (R=0,1).

Approccio e Soluzione

La geometria dei provini testati è quella cilindrica con raggio continuo secondo la norma ASTM E466 – 15. La prova di fatica è stata condotta mediante l’utilizzo di un vibroforo da 100 kN, Vibrophore 100 - Zwick & Roell. Eseguendo prove a diversi carichi, si è andato a determinare il numero di cicli necessario a portare il provino a rottura.

Il primo studio ha permesso di ottenere curve di Wöhler comparative tra i provini realizzati tramite due differenti macchine, sia allo stato as built, sia sottoposti alla lavorazione di tornitura. Il secondo studio invece, ha permesso di mettere in luce l’influenza di un diverso rapporto di tensione R impostato per l’esecuzione del test.

Risultati (1)

I dati ricavati dalla prova a fatica hanno permesso di determinare la curva di Wöhler per provini ricavati con due diverse macchine di additive manufacturing. Si può notare dal grafico ottenuto come rispetto al materiale as built, la lavorazione di tornitura conferisca all’ INCONEL 718 un miglioramento della resistenza a fatica. Si può inoltre notare, come la realizzazione degli stessi provini tramite due diverse macchine possa comportare una variazione della resistenza a fatica (Figura 1).
 
Figura 1 – Curva S-N INCONEL 718 – Confronto di provini allo stato as built e lavorati.

Risultati (2)

Nel secondo studio si è messo in evidenza come il rapporto di tensione R=-1 riduca le caratteristiche di resistenza a fatica, rispetto ad un rapporto R=0,1 (Figura 2).
Figura 2 – Curva S-N INCONEL 718: Influenza del rapporto di tensione (R).
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