Salta ai contenuti. | Salta alla navigazione

Strumenti personali

TRATTAMENTI SUPERFICIALI E RIVESTIMENTI DI LEGHE METALLICHE

Anno accademico e docente
Non hai trovato la Scheda dell'insegnamento riferita a un anno accademico precedente? Ecco come fare >>
English course description
Anno accademico
2022/2023
Docente
GIAN LUCA GARAGNANI
Crediti formativi
6
Periodo didattico
Secondo Semestre
SSD
ING-IND/21

Obiettivi formativi

Il corso si prefigge di impartire le conoscenze necessarie per la scelta e l'impiego in campo ingegneristico dei principali trattamenti, rivestimenti e finiture superficiali dei materiali metallici.
La scienza dei trattamenti superficiali e dei rivestimenti è vasta quanto la scienza dei materiali, con l’ulteriore complicazione che la funzionalità di un trattamento o 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 dalla sua composizione e dal suo stato microstrutturale, il suo comportamento in esercizio è 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. L’interazione superficiale può portare ad un rapido degrado per corrosione od usura ad opera di agenti chimici aggressivi o fenomeni meccanici. Molto spesso, la soluzione dei problemi di controllo dell’usura e dell’attrito richiede la combinazione interdisciplinare di diverse competenze.
Il corso vuole formare gli ingegneri meccanici su problematiche metallurgiche di estremo interesse applicativo, dal momento che l’industria dei trattamenti di superficie è un settore molto importante del mondo produttivo (meccanico, chimico, ottico, elettrico ed elettronico, decorativo, ecc.).

Risultati di apprendimento attesi.
Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente sarà in grado di individuare le soluzioni più adatte per la trasformazione delle superfici, al fine di risolvere le principali problematiche industriali riguardanti i fenomeni di corrosione, attrito ed usura, le tecnologie di finitura delle superfici, anche di tipo decorativo, scegliendo i processi ed i rivestimenti più adatti.
Lo studente sarà in grado infine di individuare le cause dei danneggiamenti delle superfici e di interpretarne i meccanismi mediante indagini metallurgiche e metallografiche, valutare in modo approfondito l’influenza delle variabili dei processi e dei trattamenti tecnologici, così come di eventuali difetti.

Prerequisiti

Lo studente deve possedere le conoscenze fondamentali della scienza dei metalli e della metallurgia, della classificazione e proprietà dei materiali metallici, dei processi di produzione e di trattamento termico. Lo studente deve avere inoltre la conoscenza e la capacità di utilizzare le tecniche di indagine metallurgica, essere in grado di riconoscere le caratteristiche microstrutturali delle principali tipologie di leghe metalliche, tradizionali ed innovative.

Contenuti del corso

Introduzione alle prove non distruttive ed applicazioni (prodotti grezzi, processi di lavorazioni, danneggiamenti in servizio). Ispezione visiva. Liquidi penetranti. Esame con polveri magnetiche (magnetoscopia). Radiografia. Esami con ultrasuoni. Esami con correnti parassite (3 ore).
Tribologia. Sistemi tribologici. Lubrificazione. Fenomeni di attrito e meccanismi di usura. Usura adesiva, abrasiva, per fatica, fretting; transizioni di usura; teoria del terzo corpo; coefficiente di attrito, fattori che influenzano l’attrito. Legge di Archard. Prove tribologiche in laboratorio; metodi di misura e di caratterizzazione. Fenomeni tribologici nelle applicazioni industriali (17,5 ore).
Accoppiamenti tribologici nel corpo umano (2,5 ore).

Tecniche di trattamento e modifica superficiale (trattamenti termici per trasformazione strutturale, trattamenti termochimici di diffusione, trattamenti di conversione, trattamenti di rivestimento /di deposizione).
Nobilitazione delle superfici a scopo antiusura ed applicazioni.
Trattamenti di modifica microstrutturale (tempra alla fiamma, ad induzione).
Trattamenti di conversione superficiale (fosfatazione, anodizzazione).
Trattamenti meccanici superficiali (pallinatura).
Trattamenti termochimici di diffusione (carbocementazione, carbonitrurazione, nitrurazione ionica, nitrocarburazione, nitrurazione ionica, borurazione, cromizzazione).
Tecniche ed impianti per rivestimenti protettivi ad alto spessore (tecniche di fusione, tecniche di spruzzatura a caldo, al plasma).
Tecniche di deposizione sotto vuoto per rivestimento con film sottili (processi chimici – CVD, processi fisici – PVD). Rivestimenti DLC-CVD.
Rivestimenti protettivi ad alto spessore. Tecniche di fusione/saldatura. Tecniche di spruzzatura a caldo. Riporti PTA. Rivestimenti e riporti abradibili.
Termospruzzatura per riscaldamento chimico, elettrico e a plasma. (29,5 ore).
Zincatura a caldo (5 ore). Zincatura elettrolitica a freddo (2,5 ore).


Metodi didattici

• Lezioni teoriche in aula sugli argomenti del corso.
• Le lezioni frontali saranno integrate da esperienze in laboratorio e da visite di studio ad impianti industriali di particolare interesse innovativo.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in un colloquio orale nel quale lo studente dovrà mostrare le capacità di scegliere un determinato processo produttivo od uno specifico trattamento superficiale in funzione delle condizioni operative e di interazione con l’ambiente dei componenti meccanici.
Lo studente dovrà inoltre essere in grado di riconoscere le varie tipologie di difetti e di danneggiamenti superficiali delle leghe metalliche, intervenendo con la scelta delle soluzioni di processo e di trattamento superficiali più adatte per migliorare il comportamento in esercizio (tribologico, resistenza a fatica e a corrosione) dei vari organi meccanici.

Testi di riferimento

• Appunti e lucidi del docente.
• AA.VV: Manuale di trattamenti e finiture (2003), Tecniche Nuove
• G. Straffelini (2005), Attrito e usura, Tecniche Nuove (MI) (Capitolo 7: Ingegneria delle superfici in tribologia).
• 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