Studio numerico dell'effetto delle tensioni residue nelle misure di durezza = Numerical study of the effect of residual stresses in hardness measurements

Tramite il presente lavoro di Tesi si vuole illustrare quelle che sono le principali tecniche di determinazione della durezza e discutere di come si manifesta il fenomeno delle "tensioni residue" e perché è importante conoscerle dal punto di vista delle lavorazioni meccaniche, dei trattamenti termici, dei trattamenti termochimici e dei trattamenti meccanici. Tutto ciò al fine di indagare sulla relazione che intercorre tra la durezza e le tensioni residue. L’obiettivo di questo lavoro prevede di imbastire, tramite software agli elementi finiti, una simulazione di una prova di durezza con lo scopo di determinare come l’effetto delle tensioni residue, combinato all’effetto di campi di sollecitazione di trazione e compressione applicati dall'esterno, possano modificare il profilo di indentazione generato dal tester di microdurezza durante la deformazione plastica. A seguito del confronto numerico e sperimentale si può osservare come la presenza delle tensioni residue nei componenti in campi di sollecitazione di trazione o compressione esterni vadano a inficiare negativamente su quelle che sono le prestazioni meccaniche dei materiali, riducendone drasticamente la resistenza e aumentando contemporaneamente la probabilità dell’originarsi e del verificarsi di sintomi di fatica e usura. Lo “stress interno”, però, non è necessariamente da considerarsi sempre dannoso. Se da un lato lo stress interno da trazione può favorire l’insorgere di fenomeni di fatica, d’altro canto lo stress interno da compressione ha un effetto positivo poiché ritarda la formazione e la propagazione delle cricche. Ad ogni modo, in tutti i casi è necessario comprendere la distribuzione delle tensioni residue all’interno del componente e i meccanismi e le fonti che le generano. In soccorso a ciò esistono ai giorni nostri numerose tecniche distruttive e non distruttive che permettono di quantificare l’entità delle tensioni residue. Questo è l’unico modo per progettare correttamente il componente e il suo ciclo produttivo per evitare problemi durante il suo funzionamento.