FORMATURA SUPERPLASTICA DI LEGHE LEGGERE: CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE E MODELLAZIONE NUMERICA

Fino ad alcuni anni fa il fenomeno della superplasticità presentato da alcuni materiali aveva interesse quasi prettamente didattico: esso era studiato in ambito accademico e in termini analitici e la sperimentazione condotta sui materiali era ancora allo stato embrionale. L’evoluzione degli studi sulla superplasticità ha investito tuttavia anche i settori della produzione industriale: oggi, infatti, è evidente l’interesse (in particolare nelle applicazioni aerospaziali e astronautiche) nei confronti dei processi di formatura superplastica (d’ora in poi SPF), poiché essa consente di produrre componenti che già dalla prima fase di lavorazione esibiscono forme molto simili a quella definitiva (componenti near-net-shape), con evidente abbattimento dei costi, con riduzione del numero di processi necessari alla produzione di un singolo prodotto e con risparmio sul materiale di sfrido. Altro vantaggio da non sottovalutare è la possibilità di realizzare componenti a geometria complessa (sfruttando le capacità, come prima detto, di elevata deformabilità del materiale quando si trova in regime superplastico), mediante la realizzazione di un unico pezzo (pertanto il componente non presenta le classiche criticità che presenterebbe un componente costituito da numerosi sub-assemblati saldati o incollati fra loro). Accanto ai classici metodi analitici per lo studio del fenomeno di superplasticità oggi si fa ricorso, per la progettazione del processo di formatura, al FEM, che consente di effettuare previsioni sui risultati del processo di SPF riducendo la numerosità delle prove sperimentali, e quindi i costi necessari per la progettazione. La progettazione del processo è tutt’altro che priva di problematiche: le principali difficoltà risiedono nelle elevate temperature richieste dal processo, nella messa a punto della curva di carico pressione-tempo da imporre alla pressa, nonché nel dimensionamento dello spessore iniziale della lamiera di partenza. Tuttavia, ad oggi, non è ancora possibile progettare in maniera affidabile un processo di formatura superplastica senza l’ausilio di un certo numero, seppur esiguo, di prove sperimentali. Le attività di ricerca e sviluppo riportate in questo elaborato di tesi finale di dottorato di ricerca, sono state condotte con l’obiettivo di ottimizzare tali processi di SPF per renderli sempre più appetibili dal punto di vista industriale. In particolare è stato affrontato lo studio teorico e sperimentale dei processi di formatura superplastica di varie leghe metalliche a partire dalla progettazione e realizzazione di un impianto prototipale di SPF impiegato per l’esecuzione dei test sperimentali. L’ottimizzazione del processo è stata ottenuta mediante un continuo confronto numerico-sperimentale tra i test condotti in laboratorio e le simulazioni ottenute con il metodo FEM