Validazione di un approccio non convenzionale basato sulla meccanica della frattura per la stima del limite a fatica multiassiale di provini severamente intagliati in Ti6Al4V ottenuti tramite manifattura additiva

La manifattura additiva (Additive Manufacturing - AM) è una tecnologia in forte sviluppo, che permette di realizzare componenti tridimensionali con geometrie complesse grazie alla consolidazione per strati successivi di materiale a partire dal solo modello digitale. Questo metodo consente di creare geometrie altrimenti irrealizzabili come per esempio le strutture lattice, minimizzando la massa senza compromettere la rigidezza e la resistenza, oltre che dare la possibilità di diminuire il numero di componenti in un assieme evitando processi di giunzione critici come possono essere le saldature. Queste caratteristiche hanno fatto si che questa tecnologia prendesse piede soprattutto nei settori ad alto contenuto tecnologico come l’aerospaziale, il biomedicale e l’automotive. Con riferimento alla tecnologia Laser Powder Bed Fusion (LPBF), la più diffusa per la creazione di componenti metallici, è importante sottolineare le problematiche di questa tecnologia: rugosità superficiale accentuata, tolleranze geometriche non comparabili alle tecnologie di produzioni tradizionali per asportazione di truciolo, porosità e difetti interni dovuti a gas intrappolati o fusione imperfetta del materiale, forti tensioni residue lasciate dal processo produttivo che possono distorcere il componente. Queste problematiche sono particolarmente influenti sulla vita a fatica dei componenti, che nella loro missione sono solitamente soggetti a carichi e stati di tensione multiassiali. Da questo è facile capire come un metodo per la previsione della vita a fatica in caso di tensioni multiassiale risulti di fondamentale importanza per la corretta progettazione di componenti affidabili e sicuri. Questa tesi si pone come proseguo del lavoro svolto da due precedenti tesisti, ed ha lo scopo di validare un approccio basato sulla meccanica della frattura e sull’energia di deformazione mediata in un volume strutturale esteso al caso multiassiale per la stima del limite a fatica di componenti severamente intagliati realizzati mediante LPBF in Ti6Al4V. In particolare, verranno testati provini aventi angolo di apertura dell’intaglio di 90° e 135°, soggetti a carichi assiali, torsionali e multiassiali con carichi in fase e sfasati, variando anche il rapporto di ciclo (R=0, R=-1). Nel caso delle prove assiali verranno investigate anche l’effetto della rugosità superficiale attraverso serie aventi superficie ripresa alle macchine utensili, e verrà investigata anche l’influenza di difetti presenti all’apice intaglio con delle serie aventi fori artificiali all’apice.