PROCESSI METALLURGICI E INNOVAZIONE DI PRODOTTO
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- MATTIA MERLIN
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ING-IND/21
Obiettivi formativi
- Scopo del corso di insegnamento è quello di approfondire aspetti legati alla correlazione tra processo di produzione e conseguenti caratteristiche microstrutturali e meccaniche di componenti metallici per impieghi strutturali. Nel caso specifico della fonderia, lo studente apprenderà come le operazioni di trattamento della lega liquida, i parametri di processo, modalità di solidificazione e trattamenti termici possano assumere un ruolo determinante ai fini dell’ottenimento di componenti meccanici di qualità. Analoghi aspetti verranno approfonditi anche per processi di deformazione plastica e di manifattura additiva per materiali metallici. Inoltre, lo studente sarà in grado di comprendere come nelle saldature autogene di leghe ferrose i parametri di processo e le caratteristiche del materiale base possano influenzare la qualità microstrutturale dei giunti stessi. Durante il corso lo studente acquisirà anche le competenze fondamentali relative alle principali tecniche di indagine micrografica (ottica ed elettronica) ai fini di una valutazione microstrutturale di componenti meccanici.
Con riferimento all’innovazione di prodotto, in relazione ai principali processi di fonderia, di deformazione plastica e di manifattura additiva (Additive Manufacturing), lo studente acquisirà sensibilità nella scelta del processo in relazione al tipo di prodotto oltre che alle proprietà microstrutturali e meccaniche attese nel componente stesso. In questo contesto, si introdurranno anche i concetti base relativi anche ai materiali funzionali, quali le leghe a memoria di forma (SMAs), che in virtù delle loro intrinseche proprietà metallurgiche possono rendere possibili strategie di progettazione innovative nella realizzazione di sensori e attuatori. Lo studente sarà in grado di riconoscere le principali caratteristiche microstrutturali, compresi imperfezioni e difetti indotti dai processi stessi, oltre che di attuare le opportune azioni di miglioramento al fine di attenuare la difettosità e migliorare la qualità generale del manufatto in relazione alle caratteristiche meccaniche attese. Prerequisiti
- Lo studente deve avere acquisito i principi base della metallurgia e deve conoscere le principali leghe ferrose e non ferrose per impieghi strutturali.
Contenuti del corso
- • Fabbricazione dell’acciaio. Materie prime, processi, prodotti e relativa qualità microstrutturale. (7,5 ore)
• Solidificazione. Teoria della nucleazione e dell’accrescimento, sottoraffreddamento termico e costituzionale. Microstrutture di solidificazione. Micro- e macrosegregazioni. (7,5 ore)
• Tecniche di osservazione micrografica. Microscopia ottica (OM) ed elettronica (SEM/EDS e TEM). (7,5 ore)
• Processi di trasformazione delle leghe di alluminio da fonderia e da deformazione plastica, trattamenti della lega liquida e analisi termica. Correlazione tra microstruttura, processo e proprietà meccaniche. Trattamenti termici. Imperfezioni e difetti. (20 ore)
• Leghe a memoria di forma NiTi. Effetto memoria di forma ed effetto superelastico: aspetti meccanici e microstrutturali. Strutture attive funzionali. (5 ore)
• Metallurgia della saldatura di leghe ferrose. Difetti e imperfezioni di saldatura, livelli di accettabilità. Proprietà meccaniche e caratterizzazione microstrutturale. (5 ore)
• Metal additive manufacturing. Processi e materiali. Microstruttura, trattamenti termici e proprietà meccaniche. (7,5 ore)
Durante le lezioni frontali si farà riferimento a numerosi casi pratici industriali. Inoltre, verranno organizzati seminari tenuti da parte di tecnici aziendali specializzati e/o visite aziendali presso fonderie. Metodi didattici
- Lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso di insegnamento. Sono previste anche esercitazioni ed esperienze di laboratorio.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame è orale e consiste in un colloquio su tre tematiche trattate nel corso dell’insegnamento. Verrà valutata la capacità sia di esporre gli argomenti in maniera completa ed approfondita sia di saperli elaborare in maniera critica.
Il voto finale della prova d’esame sarà formulato sulla base della verifica del livello di raggiungimento degli obbiettivi formativi previsti dall’insegnamento. Testi di riferimento
- • Appunti del docente e letteratura scientifica internazionale.
Alcuni argomenti specifici possono essere approfonditi nei seguenti testi:
• Solidificazione, a cura di M. Baricco e R. Montanari, Ed. AIM (Associazione Italiana di Metallurgia).
• W. Nicodemi et al., Siderurgia, AIM editore.
• Manuale della difettologia nei getti pressocolati, AIM editore.
• Li Yang et al., Additive manufacturing of metals: the technology, materials, design and production, Springer.
• Istituto Italiano della Saldatura, Saldatura per fusione, Vol. 1 e Vol. 2, Hoepli Editore.
