36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Modellazione del processo di tempra libera per un acciaio ad alto contenuto di carbonio A cura di: Ing. Fabio Lenzi Prof. Ing. Giampaolo Campana P. I. Andrea Zanotti Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 1/15

3Attività sperimentale 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Outline: 1Introduzione 2Modellazione 3Attività sperimentale 4Conclusioni Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 2/15

Storia tecnologica/termica Tensionamenti residui 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Le deformazioni -Sono ogni cambio di forma e dimensioni nei componenti meccanici -E’ un fenomeno fisico non ancora compreso Materiale Storia tecnologica/termica Tensionamenti residui SOVRAMETALLI Tempi e costi Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 3/15

Tempra con stampo in pressa 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Tempra con stampo in pressa Attrezzatura Pezzo Olio Vantaggi Processo controllato: il trattamento è eseguito su un componente alla volta; Ridotti gradienti termici tra nucleo e superficie  raffreddamento controllato; Riduzione delle deformazioni mediante l’effetto della pressione; Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 4/15

3Attività sperimentale 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Outline: 1Introduzione 2Modellazione 3Attività sperimentale 4Conclusioni Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 5/15

Caratteristiche generali 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Caratteristiche generali -Stimare le caratteristiche del prodotto finale -2 fasi: creazione e successiva validazione del modello in studio -E’ un processo che deve combinare più fisiche tra di loro come: scambio termico, fluidodinamica e variazioni volumetriche. Tempra libera Approccio a step per poter semplicare il problema Geometria e ciclo termico approssimato Modello termico: andamento Temperature e deformazioni termiche Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 6/15

Risultati modellazione 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Risultati modellazione Fenomeni di difficile modellazione In fase di tempra è noto che a seconda della geometria si verifica una inversione del segno della deformazione. L’attività software deve essere supportata da una attività sperimentale solida che possa fornire risposte a fenomeni di difficile interpretazione. Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 7/15

3Attività sperimentale 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Outline: 1Introduzione 2Modellazione 3Attività sperimentale 4Conclusioni Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 8/15

5geometrie 3ripetizioni 100CrMo7 Attività sperimentale 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Attività sperimentale Misurare le variazioni dimensionali su campioni metallici di geometria cilindrica al fine di calcolare le variazioni volumetriche indotte dai trattamenti termici 5geometrie 3ripetizioni 100CrMo7 2,08 Serie 1 Serie 2 Serie 3 Serie 4 Serie 5 Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 9/15

Modalità d’esecuzione delle prove 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Modalità d’esecuzione delle prove E’ stato necessario definire uno standard per controllare quante più variabili possibili. L’intero esperimento è stato condotto con: stesso materiale, stesso ciclo tecnologico e stesse modalità di misura. 1: Ricottura di globulizzazione 2: Lav. Mecc. di tornitura 3: Tempra in olio 4: Rinvenimento di distensione 1 100CrMo7 2 3 Evoluzione dimensionale di ogni campione è descritta mediante 3 misurazioni consecutive Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 10/15

36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Misurazione dei campioni -Afferraggio in morsa -Misure multiple degli elementi caratterizzanti la geometria 5 misure di diametro interno ed esterno per campione planarità misurata attraverso 3, 5, 7 crf concentriche Fino a 40 misure di spessore per campione Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 11/15

Analisi e discussione dei dati sperimentali: 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Analisi e discussione dei dati sperimentali: Si riportano le variazioni medie%, dopo la fase di tempra, di diametro interno ed esterno in funzione del modulo termico Variazione% M Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 12/15

Variazioni Volumetriche 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Variazioni Volumetriche Idealmente ciascun anello è stato suddiviso in corrispondenza delle misure di diametro interno ed esterno. L’aumento di spessore a seguito di tempra è stato attribuito interamente all’ultimo settore. Variazione% M Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 13/15

3Attività sperimentale 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Outline: 1Introduzione 2Modellazione 3Attività sperimentale 4Conclusioni Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 8/15

36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Conclusioni Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 8/15

Grazie fabio.lenzi5@unibo.it Riferimenti 051-2093456 36° Convegno Nazionale AIM – Università di Bologna - Proterm Group S.p.A Grazie Riferimenti fabio.lenzi5@unibo.it 051-2093456 Via Risorgimento 2 - 40136 - Bologna Ing. Fabio Lenzi – 22/09/2016 8/15