Analisi delle distorsioni che interessano le palette di turbina del motore GE9X prodotte in TiAl mediante tecnologia additive EBM = Analysis of distortions affecting the turbine blades of the GE9X engine produced in TiAl by additive technology EBM

Durante la produzione dei componenti mediante il processo Powder Bed Fusion-Electron Beam Melting (PBF - EB/M), ciascuno strato di materiale depositato viene sottoposto a rapide fusioni e successivi raffreddamenti, in maniera ripetitiva. Ciò potrebbe generare l’insorgenza di tensioni residue all’interno del componente. É necessario identificare delle strategie che consentano la valutazione dell’entità di tali tensioni, per evitare failure inattese, dovute alla combinazione tra le tensioni residue ed i carichi di servizio. La valutazione è fondamentale a causa del profilo auto-equilibrato delle tensioni residue, che rende impossibile notarne l’effetto, finchè non viene indotta un’alterazione della geometria. L’obiettivo del presente lavoro di tesi è quello di valutare le tensioni residue in differenti zone di una pala di turbina del VI stadio del GE9X. A causa della presenza delle tensioni residue e, conseguentemente, delle deformazioni residue le pale potrebbero non essere idonee al loro uso in servizio, perché potrebbero non soddisfare le tolleranze geometriche e dimensionali. Per il test dei componenti è stato adottato il metodo di Hole drilling, al fine di risalire allo stato iniziale di tensioni residue. Grazie all’alterazione che l’asportazione di materiale legata ai fori, il materiale tende a riportarsi in una nuova configurazione di equilibrio, deformandosi in prossimità del foro. La misurazione del profilo di tali deformazioni è possibile grazie a un sistema di rosette estensimetriche. Partendo da tali misure e combinandole con le proprietà del materiale, è possibile risalire allo stato tensionale residuo iniziale del componente. Nello studio corrente si è testata una pala sottoposta al ciclo completo dei trattamenti di post-processing, includendo il trattamento termico finale, che è il principale responsabile delle deformazioni che il componente esibisce. In fase di trattamento termico, le pale tendono a deformarsi localmente, rilasciando le tensioni residue inizialmente bloccate all’interno del materiale in quelle zone. Per questo motivo, ci si aspetta di misurare tensioni meno significative in tali zone, se confrontate con quelle rilevate nelle zone in cui viene mantenuta la geometria nominale del pezzo. A valle dell’analisi dei risultati ottenuti, si conferma che le tensioni sono minori in prossimità delle zone in cui il componente esibisce deformazione in fase di trattamento termico. Le stesse zone sono caratterizzate da uno svergolamento della sezione della pala. Ciò si traduce nella variabilità del profilo dell’angolo che definisce la direzione principale di tensione nella direzione della profondità del foro. Vice versa, questo profilo tende ad assumere un andamento più uniforme nelle zone meno interessate dalla deformazione, in cui si rilevano tensioni residue più significative.