Sviluppo di un protocollo per la caratterizzazione della lavorabilità degli acciai inossidabili = Development of a protocol for the characterization of the machinability of stainless steels

In questo elaborato, è stato trattato lo sviluppo di un protocollo per lo studio della lavorabilità degli acciai inossidabili nelle operazioni per asportazione di truciolo. L’obiettivo del protocollo è l’identificazione dei parametri ottimali di taglio applicabili per ogni classe di acciai, con una sensibilità sufficiente da permettere di evidenziare differenze nella lavorabilità tra le singole marche appartenenti alla stessa classe di acciai inossidabili. Lo studio è stato eseguito su tre Marche di AISI 304 a lavorabilità aumentata prodotte dalla Cogne Acciai Speciali s.p.a., azienda in cui è stato svolto il lavoro in questione. Il progetto è stato sviluppato sulla caratterizzazione della lavorabilità dei materiali in tornitura di sgrossatura. Lo sviluppo del protocollo è stato diviso in due macrocategorie, la prima riguardante l’analisi metallografica del materiale attraverso norme internazionali già utilizzate nell’azienda, mentre la seconda riguarda la ricerca di una correlazione matematica tra i principali parametri di taglio in tornitura e le forze generate durante l’operazione di taglio, argomento principale trattato in questo lavoro. L’obiettivo della ricerca è l’identificazione dei parametri ottimali di taglio tali da minimizzare le forze esercitate dall’operazione di tornitura. La ricerca dei parametri ottimali è stata eseguita tramite esperimenti Una Variabile Alla Volta (UVAV) ed esperimenti di Design of Experiments (DoE). Gli esperienti Una Variabile Alla Volta sono stati eseguiti variando singolarmente i parametri di velocità di taglio, avanzamento per giro e profondità di passata mantenendo fissi gli altri parametri e analizzando le forze sviluppate sull’utensile con un dinamometro. Successivamente sono stati ricavati graficamente i valori minimi di forza e pressione normali. Come secondo passo, sono stati sviluppati dei modelli di regressione lineare multipla basati sull’equazione di Taylor espansa, linearizzata tramite l’utilizzo dei logaritmi. La vicinanza dei valori modellizzati con i valori sperimentali è stata valutata con termini statistici. Infine, sulle equazioni di regressione ottenute è stata eseguita la ricerca dei parametri ottimali. Gli esperimenti di Design of Experiments sono stati eseguiti basandosi sul metodo di response surface, in particolare con il design Central Composite Circumscribed (CCC) in quanto tale tipologia permette di avere il maggior numero di informazioni dalla zona dei dati studiati e di identificare la zona dell’ottimale. Gli intervalli di studio dei principali parametri di taglio, sono stati presi simili agli intervalli delle prove Una Variabile Alla Volta per poter confrontare i risultati. Gli esperimenti prevedono 20 prove, con differenti valori dei parametri di taglio per ogni prova, in modo da poter analizzare le forze sviluppate sull’utensile con un dinamometro. Da questo tipo di prova vengono sviluppati dei modelli di regressione lineare multipla basati sull’equazione di Taylor espansa che variano dai modelli sviluppati dalle prove Una Variabile Alla Volta per via dell’importanza dei termini quadratici e delle interazioni. La vicinanza dei valori modellizzati con i valori sperimentali è stata valutata con termini statistici. Infine, sulle equazioni di regressione ottenute è stata eseguita la ricerca dei parametri ottimali. Infine, i modelli di regressione ottenuti dalle prove Una Variabile Alla Volta e dalle prove di Design of Experiments vengono confrontati graficamente.