Riassunto analitico
La produzione di componenti partendo da un modello digitale è definita con l’espressione: Additive Manufacturing. Questa tecnologia, in contrapposizione con le normali tecniche produttive, sta riscontrando sempre maggiore interesse da parte delle industrie grazie alla possibilità di produrre parti personalizzabili e dalle complesse geometrie, che con le tecnologie tradizionali porterebbero ad un notevole aumento dei costi. Nonostante i numerosi vantaggi, generalmente i componenti necessitano di lavorazioni successive di finitura, con conseguente aumento dei costi di produzione finali. La lavorazione elettrochimica consente di lavorare particolari attraverso l’asportazione elettrolitica del materiale. Il procedimento riscontra diversi impieghi che vanno dal campo aerospaziale all’automotive, dal campo medico a quello energetico. Questa tecnologia permette di lavorare materiali, elettricamente conduttivi, indipendentemente dalle relative proprietà meccaniche, quali ad esempio, la durezza. Gli svantaggi della lavorazione di metalli convenzionali, come l’usura dell’utensile, la deformazione meccanica, la formazione di microfessure dovute alla dilatazione termica, l’ossidazione o la necessità di ripassate successive non esistono in questo procedimento, trattandosi di una lavorazione non a contatto e priva di immissione di calore. Tutti i procedimenti elettrochimici sono quindi caratterizzati da un’assenza di deformazione chimica del materiale durante la sua asportazione e dall’ottenimento di elevate qualità superficiali in termini di rugosità e precisione. Nella lavorazione elettrochimica l’asportazione del materiale è dovuta all’instaurarsi di reazioni chimiche di ossido-riduzione all’interfaccia tra la superficie del componente considerato e l’elettrolita. Il processo avviene quindi, a livello atomico, il che garantisce il raggiungimento di un’elevata qualità superficiale, senza danneggiare l’utensile. In questo lavoro si valuta l’Electrochemical Machining per la finitura di pezzi prodotti tramite PBF (Powder Bed Fusion) in AlSi10Mg. Si è proceduto quindi, alla parte sperimentale, una volta definiti in fase iniziale, i parametri ottimali da applicare sui componenti realizzati tramite costruzione additiva. Le prove sono state effettuate su provini in AlSi10Mg, lavorando in regime di corrente pulsata in quanto permette un migliore lavaggio del gap di lavorazione rispetto alla corrente continua. Si è valutato l’effetto di variabili come, ad esempio, il tempo di lavorazione, il feed rate o il duty cycle. Oltre alla variazione dei parametri, sono state apportate delle modifiche al distributore dell’elettrolita, al quale dapprima è stata modificata la tasca, aumentandone il diametro, successivamente è stato eliminato il rubinetto di sfogo, per migliorare l’uscita del liquido di lavorazione.
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Abstract
The production of components starting from a digital model is defined with the expression of: Additive Manufacturing. This technology, in opposition with the common production technologies is finding more and more interesting thanks to the possibility of customizable and with complex geometries pieces production that with traditional technologies would be more expensive. Despite of all these advantages, components, after production, need finishing treatments with a consequent rise of final production costs.
Electrochemical Machining (ECM) enables to work particulars through electrolytic removal of the material. Process find application in different fields: from the aerospace to the automotive, from the medicine to energetic industry. This technology enable to work materials, electrically conductive, not depending from mechanical properties, for example, hardness.
Normally disadvantages of conventional technologies are tool wear, mechanical deformation, micro-fractures due to thermal expansion, oxidation or the necessity of more finishing operations that with this technology are not necessary missing a contact between workpiece and tool. All the electrochemical processes are therefore characterized by a lack of chemical deformation during removal and by an high quality in terms of roughness and precision.
In electrochemical machining, material removal is guaranteed by redox reaction in the gap between surface of the considered component and the electrolyte. Hence, the material on the workpiece surface is removed atom by atom. This thesis deals with the application of the ECM process to finish work piece produced by Powder Bed Fusion (PBF) in AlSi10Mg.
Therefore, setted up a design of experiment, were found the optimal parameters to apply to the pieces produced by AM. Tests were conducted on AlSi10Mg material, working with pulsed current to avoid the cleaning of the gap, compared to the direct current. It was evaluated the effect of parameters like machining time, feed rate or duty cycle. In addition to parameters variability, changes were made to the electrolyte manifold, to which first was modified the dimension of the seat and then was removed the terminal valve, to improve the electrolyte exit.
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