L’attività di simulazione e sperimentazione è stata condotta allo scopo di tarare il software MAGMASOFT® mediante la determinazione dei parametri termo-fisici del processo di fusione a cera persa, svolto presso Flag divisione IFI Microfusione, società del Gruppo Cividale. La sperimentazione è stata eseguita su getti di prova e di produzione mediante misure di temperatura ed analisi delle difettosità. La taratura di MAGMASOFT® è stata effettuata comparando i risultati sperimentali con quelli delle relative simulazioni, e modificando i parametri termo-fisici del processo simulato fino ad ottenerne la corrispondenza.
In particolare i parametri modificati sono la conducibilità termica, la densità e il calore specifico del guscio, il coefficiente di scambio termico tra acciaio e guscio e tra guscio ed ambiente. L’analisi di un provino di ritiro, colato per studiare gli effetti dell’irraggiamento, di particolare importanza nel processo di fusione a cera persa, ha evidenziato una buona corrispondenza tra i difetti di porosità rilevati dal controllo radiografico ed i criteri di qualità di MAGMASOFT®, mettendo allo stesso tempo in luce alcuni limiti del software. Il modello è stato quindi verificato confrontando le difettosità riscontrate in un getto di produzione e, vista la fedeltà dei risultati, è stato impiegato per progettare il sistema di colata e d’alimentazione di un getto prototipo. L’applicazione della simulazione di processo come strumento di progettazione ed ottimizzazione ha consentito di massimizzare la resa di fusione, riducendo al minimo i tempi di finitura; inoltre, la previsione difettologica ha trovato esatto riscontro in termini di sanità interna al getto. Successivamente il modello è stato esteso all’analisi delle deformazioni con il solutore MAGMAstress®; l’implementazione delle proprietà termo-meccaniche del guscio ha permesso di verificare le deformazioni cui è stata soggetta la fusione, indicando come il modello possa essere applicato anche alla progettazione dello stampo per le cere. Infine il modello è stato sviluppato per caratterizzare la microstruttura di un acciaio inossidabile austenitico; in particolare sono stati correlati il tempo di solidificazione e la spaziatura tra i rami secondari delle dendriti (SDAS), evidenziando come la sinergia tra simulazione e ricerca metallurgica permetta di sviluppare correlazioni tra microstruttura e parametri di processo, applicabili, ad esempio, anche nel campo delle superleghe. La taratura ha consentito di ottenere risultati aderenti alla realtà, rendendo in questo modo la simulazione un affidabile strumento per la progettazione e l’ottimizzazione del processo fusorio di getti ottenuti mediante la tecnologia della fusione a cera persa.
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