Analisi numerico-sperimentale sul processo di tempra laser su viti per applicazioni ad alta resistenza

Il presente lavoro si focalizza sull’applicazione del processo di tempra laser per il miglioramento della resistenza a fatica di componenti meccanici ad alta resistenza. In particolare, viene analizzato il caso studio dell’azienda Vimi Fasteners S.p.A. Il componente da trattare è una vite biella. La problematica principale che si riscontra è la rottura a fatica a causa delle forti sollecitazioni cicliche a cui sono sottoposte. Attualmente l’azienda, al fine di migliorare la resistenza a fatica, adotta il processo di rullatura a freddo grazie al quale si genera sulla zona d’interesse uno strato di tensioni residue di compressione. Il presente lavoro ha come primo obiettivo quello di valutare l’efficacia del trattamento termico superficiale di tempra laser per ottenere lo stesso tipo di beneficio. Dopo una dettagliata panoramica sul processo, si prosegue con l’analisi dello stato dell’arte incentrato sia sull’utilizzo della tempra laser per il miglioramento della vita a fatica sia sulle simulazioni di processo per la scelta ottimale dei parametri in fase di progettazione. In seguito, è stata svolta una campagna sperimentale con l’obiettivo di trovare il set di parametri ottimali per il trattamento laser del sottotesta della vite. Le viti trattate sono state analizzate in termini di profondità di tempra efficace e di omogeneità di trattamento. I dati raccolti vengono utilizzati come confronto per la validazione di un modello numerico di previsione del processo, implementato all’interno del software di simulazione QForm. L’obiettivo finale è quello di ottenere, la miglior combinazione di parametri di processo possibile durante la fase di progettazione virtuale, affinché si velocizzi la fase di setup. I risultati ottenuti dalla simulazione vengono quindi confrontati con quanto emerso dalle prove sperimentali.