Modellizzazione agli elementi finiti relativa alla solidificazione delle saldature
Il progetto WELDMECS (Welding metallurgy and cracking in superalloys), finanziato dall’UE, è stato lanciato per sviluppare dei criteri relativi alle cricche a caldo, per quanto riguarda le superleghe. Questi verrebbero utilizzati per sviluppare un modello agli elementi finiti (FE) in grado di supportare la produzione di aeromobili. Le cricche si verificano durante la solidificazione, a causa dei diversi punti di fusione dei materiali e delle impurità presenti in una superlega. Il progetto WELDMECS ha immaginato un modello che permettesse alle simulazioni termiche di stimare il rischio di formazione di crepe. I test di saldabilità approfonditi, mediante l’utilizzo di apparecchiature di nuova costruzione per test Varestraint, hanno sostenuto lo sviluppo del modello. Con l’attrezzatura Varestraint, i ricercatori hanno analizzato la microstruttura dei materiali. Durante i test, è stata applicata una deformazione (forza di piegatura) parallela alla posizione di saldatura dei campioni. L’estensione della fessurazione è stata osservata come indicazione della sensibilità alla fessurazione a caldo. Con i test Gleeble, un altro comune protocollo di prova, sono stati stabiliti dei criteri di cricche a caldo. Prima della prova Gleeble, i campioni sono stati sottoposti a trattamento termico nella zona interessata. Successivamente, hanno subito un test a tre diverse temperature: temperatura di duttilità per immersione, e temperatura inferiore e superiore a tale parametro. I ricercatori hanno supposto che sussiste un intervallo di temperature superiori alla propria temperatura di solidificazione, per il quale i materiali sono estremamente sensibili alla deformazione plastica. Il modello FE prende in considerazione tale aspetto per convertire le informazioni disponibili in un parametro che rappresenta il rischio di formazione di cricche a caldo. Il lavoro del progetto WELDMECS ha prodotto modelli FE che simulano due delle prove sperimentali più utilizzate per valutare gli effetti di trattamento termico e formatura. Ciò ridurrà la necessità di prove e, successivamente, tempi e costi di identificazione delle condizioni adeguate, per la produzione di componenti di motori aerei.
Parole chiave
Modellizzazione a elementi finiti, saldatura, motore aeronautico, WELDMECS, cricche a caldo
