ID:
76939
Tipo Insegnamento:
Opzionale
Durata (ore):
60
CFU:
6
SSD:
METALLURGIA
Url:
INGEGNERIA MECCANICA/Percorso Comune Anno: 2
Anno:
2025
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (02/03/2026 - 05/06/2026)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge di impartire le conoscenze necessarie per la scelta e l'impiego in campo ingegneristico dei principali trattamenti superficiali e rivestimenti di materiali metallici. La studentessa/lo studente apprenderà che la funzionalità di un trattamento superficiali o di un rivestimento dipende non solo dalla sua propria natura, ma anche dal tipo di sostrato e dalle condizioni all’interfaccia con il medesimo. Se è vero, infatti, che le proprietà di un materiale metallico dipendono da composizione e stato microstrutturale, il comportamento in esercizio è tuttavia notevolmente influenzato dalle caratteristiche superficiali. Attraverso la superficie, un componente metallico interagisce con l’ambiente, modificandosi da un punto di vista fisico, chimico e meccanico. È necessario tenere presente che l’impatto dei fenomeni di usura sulle prestazioni dei componenti meccanici è molto elevato. Considerati tali aspetti, il corso vuole formare gli ingegneri meccanici su problematiche metallurgiche di estremo interesse applicativo, dal momento che l’industria dei trattamenti di superficie e dei rivestimenti è un settore molto importante e strategico in un contesto produttivo dove la riduzione dei costi, l’alleggerimento strutturale, l’aumento della durata in esercizio e il miglioramento delle prestazioni stanno assumendo un ruolo di assoluto rilievo. Lo scopo del corso è quello di fornire contenuti teorico-pratici relativi agli aspetti sopra menzionati e descritti in dettaglio nella sezione “contenuti del corso”, con particolare riferimento a controlli non distruttivi, prove di usura in configurazione pin-on-disc e analisi microstrutturali condotte mediante microscopia ottica ed elettronica a scansione. Risultati di apprendimento attesi La studentessa/lo studente apprenderà le nozioni fondamentali della tribologia e del comportamento tribologico dei materiali metallici e sarà in grado di individuare le soluzioni più adatte a livello di trattamento superficiale e/o di rivestimento per ridurre i fenomeni di attrito ed usura e migliorare le performance dei più comuni sistemi tribologici in ambito meccanico. La studentessa/lo studente sarà inoltre in grado di comprendere la correlazione tra processi di usura e meccanismi di usura attraverso i risultati di analisi di superfici usurate, condotte attraverso indagini metallurgiche e metallografiche in microscopia ottica (OM) ed elettronica a scansione (SEM/EDS). La studentessa/lo studente acquisirà competenze utili alla valutazione delle performance di diversi tipi di rivestimento – sia sottile sia spesso – nei confronti di diversi materiali antagonisti e avrà pertanto modo di maturare sensibilità sull’effetto di variabili/parametri di processo sui fenomeni di usura.
Prerequisiti
La studentessa/lo studente deve possedere le conoscenze fondamentali della scienza dei metalli, nonché della metallurgia e delle proprietà meccaniche delle principali leghe ferrose e non ferrose, anche in relazione agli stati di trattamento termico. Sono considerati prerequisiti anche le nozioni di base relative alle principali tecniche di indagine metallografica, in particolare la metallografia ottica ed elettronica a scansione, e all’interpretazione della microstruttura delle più comuni leghe metalliche impiegate in ambito industriale.
Metodi didattici
- Teledidattica su tutti gli argomenti teorici del corso di insegnamento; - Focus group relativi a tribologiche pin-on-disc su rivestimenti sottili e spessi, con conseguente valutazione dell’influenza dei parametri di prova e del materiale antagonista sul tasso di usura e sui meccanismi di usura; - Focus group relative a prove non distruttive e repliche metallografiche. - Verranno organizzate visite presso impianti industriali con interventi di esperti aziendali per approfondimenti dedicati.
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento è orale e consiste in un colloquio su tre tematiche trattate nel percorso di insegnamento. Durante il colloquio di valutazione il docente prenderà in considerazione i seguenti aspetti: - conoscenza di dettaglio degli argomenti; - capacità di sintesi e di focalizzazione sui temi di discussione proposti; - conoscenza del linguaggio tecnico specifico; - abilità acquisita dallo studente di affrontare la scelta di specifici trattamenti o rivestimenti superficiali con riferimento a casi pratici industriali e relative condizioni operative. La studentessa/lo studente dovrà essere in grado di riconoscere le varie tipologie di meccanismi di usura delle leghe metalliche, intervenendo con la scelta delle soluzioni di processo e di trattamento superficiali più adatte per migliorare il comportamento in esercizio – tribologico o di resistenza a fatica – di organi meccanici. Si richiederà inoltre di presentare e discutere all’esame n° 2 relazioni didattiche sulle attività che svolte durante i focus groups. Ciascuna relazione verrà valutata con un punteggio da 0 a 3 punti e la media dei punteggi verrà sommata al voto relativo all’esame che dovrà essere sostenuto per la verifica dell’apprendimento. Il voto finale della prova sarà formulato sulla base della verifica del livello di raggiungimento degli obiettivi formativi previsti dall’insegnamento.
Testi
I temi e gli argomenti affrontati nell’ambito dell’insegnamento possono essere approfonditi nei seguenti testi: • AA.VV: Manuale di trattamenti e finiture (2003), Tecniche Nuove. • C. Cibaldi, “I criteri di scelta e di trattamento degli acciai da costruzione e da utensili”, Collana AQM. • G. Straffelini (2005), Attrito e usura, Tecniche Nuove. • B.G. Mellor (2006), Surface coatings for protection against wear. • D.K. Dwivedi (2020), Surface Engineering: enhancing life of tribological components. • K. Holmberg, A. Matthews (2009), Coatings Tribology: Properties, Mechanisms, Techniques and Applications in Surface Engineering, Elsevier (Chapter 2: Deposition processes and coating structures). • ASM Handbook (Vol. 5) Surface Engineering.
Contenuti
• Richiami di additive metallurgy. Aspetti generali, parametri di processo, microstruttura e caratteristiche delle superfici di componenti fabbricati in lega AlSi10Mg mediante L-PBF. (2,5 ore) • Prove non distruttive (PND). Ispezione visiva, liquidi penetranti, esame con polveri magnetiche (magnetoscopia), radiografia, esami con ultrasuoni, esami con correnti parassite. Esempi applicativi. (5 ore). • Trattamenti di modificazione superficiale per via termica. Tempra per fiammatura, tempra ad induzione, tempra laser. (5 ore). • Trattamenti di modificazione superficiale per via meccanica. Pallinatura controllata (shot peening): il processo industriale, effetto combinato di tensioni superficiali e deformazione plastica, provini Almen, ruolo della pallinatura controllata nella fatica meccanica, corretta progettazione del processo ed esempi applicativi. (5 ore). • Trattamenti di conversione superficiale. Ossidazione anodica delle leghe di alluminio, caratteristiche dello strato anodico (strato barriera e strato poroso), influenza dello spessore dello strato anodizzato sulle proprietà superficiali e processo industriale. (5 ore) • Tribologia: attrito, usura e lubrificazione. Definizione di sistema tribologico ed esempi di accoppiamenti tribologici in ambito industriale. Fenomeni di attrito: coefficiente di attrito, fattori che influenzano l’attrito. Fenomeni di usura: processi di usura e meccanismi di usura (adesiva, abrasiva, tribossidativa e per fatica superficiale), equazione di Archard, tasso di usura. Prove tribologiche e caratterizzazione delle superfici di usura con tecniche microstrutturali e profilometria. Esempi applicativi. (10 ore). • Rivestimenti spessi. Tecniche di spruzzatura a caldo per la deposizione dei rivestimenti spessi (Flame Spray, HVOF, Detonation Gun, Arc Spray, Plasma Spray). Tecniche Cold Spraying. Caratteristiche metallurgiche dei rivestimenti spessi e proprietà. (5 ore) • Rivestimenti sottili di tipo PVD (Physical Vapor Deposition) e CVD (Chemical Vapor Deposition) e processi combinati. Esempi di rivestimenti PVD binari e ternari, nonché di rivestimenti CVD e PA-CVD. Applicazioni e caratterizzazione. (2,5 ore) Durante il corso si farà riferimento a numerosi casi pratici industriali. Il corso prevede dei focus group relativi a: - prove di usura; - controlli non distruttivi; - metallografia per replica; - analisi SEM/EDS e profilometria.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
INGEGNERIA MECCANICA
Laurea Magistrale
2 anni
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Persone
Persone (2)
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