Measuring Residual Stresses and Deformation evolutions of TiAl Turbine Blades

L’Additive Manufacturing (AM) si è affermata come una tecnologia rivoluzionaria in numerosi settori industriali, particolarmente in campo aerospaziale, dove la necessità di componenti leggeri e geometrie e microstrutture ad hoc permette di sfruttarne appieno il potenziale. Cionondimeno, nonostante i progressi nella comprensione e nell’ottimizzazione del processo, permangono tuttora sfide legate ai materiali, al controllo del processo, al post-processing e all’integrazione nelle infrastrutture produttive esistenti. Questa tesi, svolta presso GE Avio in collaborazione con l’Integrated Additive Manufacturing (IAM) center del Politecnico di Torino, vuole indagare la correlazione tra le tensioni residue e le deformazioni macroscopiche indotte da ciascuna fase della catena produttiva di una pala di turbina a bassa pressione in lega Ti-48Al-2Nb-2Cr destinata al motore GE9X. La pala è prodotta tramite tecnologia Powder Bed Fusion – Electron Beam (PBF-EB). Dopo la produzione, essa viene sottoposta a Hot Isostatic Pressing (HIP), seguito da un trattamento termico (HT) per ottimizzarne la microstruttura. Il percorso di lavorazione può generare distorsioni e tensioni residue. In questo lavoro, dopo ciascun passaggio produttivo, le deformazioni della paletta vengono valutate mediante scansione laser, mentre le tensioni residue sono misurate con la tecnica di Hole Drilling in diversi punti lungo la sua lunghezza. I risultati mostrano tensioni residue relativamente basse rispetto al limite di snervamento in tutti gli stadi. L’effetto dei trattamenti termici è risultato fortemente dipendente dallo stato tensionale iniziale. Globalmente, l’HIP ha avuto un’influenza ridotta sia sulle tensioni residue sia sulle deformazioni, mentre l’HT ha ridotto le tensioni di circa il 30% e ha contribuito in modo significativo alle deformazioni complessive, identificando questo stadio come critico nel percorso di post-processing. Questo studio fornisce nuovi spunti sull’evoluzione termica dello stato tensionale in leghe TiAl prodotte mediante PBF-EB, evidenziando la correlazione tra stress residui e distorsioni macroscopiche e contribuendo al perfezionamento delle strategie di post-processing e alla progettazione di componenti AM ad alte prestazioni.