Metodo per ottimizzare un processo di forzamento ed apparato per realizzare un processo di forzamento

Data di pubblicazione

28-05-2008

Codice

ME.07.031.A

Stato

Non attivo

Data di priorità

21-04-2008

Fase

Nazionale

Titolare

Politecnico di Milano

Dipartimento

DIPARTIMENTO DI MECCANICA

Autori

Stefano Bianchi, Marco Giglio, Marco Lodi

Descrizione

L’invenzione consiste nella definizione di una metodologia completa per l’ottimizzazione del forzamento mediante espansione a freddo di bussole in materiale ad alta resistenza (acciaio, lega di titanio, ecc.) all’interno di fori praticati in elementi meccanici in materiale a bassa resistenza (tipicamente leghe di alluminio), realizzata con il passaggio forzato di un mandrino sovradimensionato ed adeguatamente conformato attraverso la bussola. Il metodo permette di dimensionare completamente un innovativo sistema meccanico di forzamento in funzione degli sforzi residui desiderati e delle caratteristiche geometriche e meccaniche dei componenti da connettere, nonché dei carichi da applicare successivamente all’accoppiamento. Inoltre, l’invenzione propone un nuovo sistema di forzamento tramite l’utilizzo di un elemento tronco-conico posizionato interiormente alla bussola che garantisce l’applicazione di un sistema di pressioni uniforme nel foro, evitando l’introduzione di sforzi residui positivi nel foro causati dal passaggio progressivo del mandrino nel foro.

Campo di applicazione

L'invenzione può trovare adeguata applicazione in settori industriali avanzati quali quello aerospaziale ed automobilistico, nei quali il processo di forzamento mediante espansione a freddo trova una consolidata e diffusa applicazione. Tipici esempi di applicazione riguardano i componenti aerospaziali/elicotteristici quali rotori, piloni di supporto gondole motori, portelli di carico, ecc.

Vantaggi

<p>Il processo di forzamento a freddo di bussole in acciaio o titanio, mediante passaggio di un mandrino sovradimensionato, all’interno di componenti in lega di alluminio presenta numerosi vantaggi dal punto di vista tecnologico quali la facilità di messa in opera, l’economicità, la possibilità di ottenere giunzioni forzate ad elevata pressione di ritegno ed elevata resistenza a fatica, sia classica, sia in presenza di difetto. Il processo tecnologico attuale determina però lo sviluppo di una distribuzione non uniforme di sforzi residui sulla superficie del foro con la possibilità della comparsa su ampie zone di tensioni residue di segno positivo o di valore nullo in direzione radiale o circonferenziale, tali da determinare distacchi tra i componenti e basse forze di estrazione e/o rendere nulli i vantaggi in termini di resistenza a fatica del componente ottenibili mediante un processo di espansione a freddo. Il metodo proposto presenta un processo analitico, codificabile in uno strumento software, in grado di portare al calcolo dell’interferenza massima mandrino/bussola necessaria ad ottenere un desiderato valore di sforzi residui, note le geometrie ed i materiali utilizzati. Tale risultato viene poi utilizzato come base per il dimensionamento di un innovativo sistema meccanico di forzamento con utilizzo di un elemento tronco-conico internamente alla bussola in grado di generare sul foro gli sforzi residui desiderati con una distribuzione uniforme sull'intera superficie. In tal modo si ottimizza la resistenza meccanica statica ed a fatica del componente oggetto del forzamento, anche in presenza di difetti. Il progettista potrà quindi dimensionare adeguatamente il sistema a partire dalle grandezze progettuali vincolate ed in funzione delle richieste in termini di forza di estrazione e vita a fatica dei componenti forzati. </p>

Stadio di sviluppo

Il metodo è in avanzata fase di verifica sperimentale.

Contatto

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