La laminazione della lega AZ31: sviluppo e validazione del modello numerico.

Le leghe di magnesio in generale offrono un favorevole rapporto tra densità e resistenza meccanica che le rende particolarmente interessanti in tutti quei casi in cui la riduzione di peso costituisce un requisito importante del componente. In questo studio l’attenzione si è focalizzata sui processi di formatura per deformazione plastica della lega AZ31, con l’obiettivo di valutare il comportamento del materiale. Il lavoro descrive nella prima parte la sperimentazione condotta su una lega di AZ31 in cui una lamiera di spessore iniziale pari a 5 mm è stata portata mediante una sequenza di 14 passate ad uno spessore finale di 1.2 mm con riduzioni decrescenti tra 0.5 mm e 0.1 mm . I pezzi, prima di ogni riduzione, sono stati preriscaldati ad una temperatura di 400 °C (passate 1-9) e 350 °C (passate 10-14) infine, mediante il metodo della rosetta estensimetrica forata, sono stati misurati i valori di tensione residua. Sulla base dei dati sperimentali è stata messa a punto e validata una simulazione numerica del processo di laminazione. La simulazione è stata realizzata utilizzando un codice ai volumi finiti (FV) in grado di eseguire un’analisi 3D di tipo termo-meccanico accoppiato. Le proprietà del materiale utilizzate nella simulazione FV sono state ricavate da prove di trazione condotte su leghe di AZ31 alle temperature cui avviene il processo sperimentale di laminazione. I rulli del laminatoio invece sono stati modellati in campo elastico con modulo di elasticità pari a quello degli acciai (210 GPa). I valori di temperatura rilevati durante la sperimentazione sono stati ricostruiti per via numerica utilizzando tecniche di analisi inversa, individuando un coefficiente di scambio termico (HTC) equivalente che ingloba tutti i differenti contributi delle resistenze termiche presenti all’interfaccia rulli – materiale in deformazione (6000 W m2K ). La validazione del modello FV è stata condotta mediante: i) confronto tra geometria prevista dal codice e geometria dei pezzi laminati e, ii) confronto dello stato tensionale residuo previsto dal FV con quello ottenuto sperimentalmente. Entrambi i confronti appaiono confortanti soprattutto tenendo conto della incertezza nella determinazione sperimentale degli stati tensionali residui e quindi il modello numerico sviluppato appare in grado di modellare con buona approssimazione il processo di laminazione a caldo della lega AZ31.