Studio sperimentale dell'effetto elettroplastico sulla deformabilità di leghe metalliche mediante prove di trazione

Abstract

La deformazione elettro-assistita rappresenta una tecnologia promettente per la lavorazione dei materiali metallici, poiché l'applicazione di corrente elettrica durante la deformazione plastica può modificare il comportamento meccanico del materiale, favorendo la riduzione delle forze di processo e del fabbisogno energetico. In questo contesto, il presente lavoro di tesi ha avuto come obiettivo lo studio sperimentale dell'influenza della corrente elettrica pulsata sul comportamento meccanico di tre leghe di interesse industriale: Alluminio 7075, Inconel 718 e Titanio Grado 5. L'attività ha compreso la progettazione e il dimensionamento dei provini, la realizzazione della campagna sperimentale mediante prove di trazione in differenti configurazioni, l'elaborazione dei dati attraverso software Matlab e il confronto dei risultati ottenuti con prove eseguite mediante riscaldamento in forno. I risultati hanno evidenziato una risposta differente dei materiali all'applicazione della corrente elettrica pulsata, con effetti progressivamente più marcati passando dall'Alluminio 7075 all'Inconel 718 fino al Titanio Grado 5. L'approfondimento termo-energetico sviluppato per quest'ultimo materiale ha inoltre mostrato come la deformazione elettro-assistita consenta di ottenere proprietà meccaniche confrontabili con quelle raggiunte mediante riscaldamento in forno, riducendo sensibilmente i consumi energetici e i tempi di prova.

Electrically assisted deformation is a promising technology for metal forming, as the application of electric current during plastic deformation can alter the mechanical behavior of metallic materials, promoting a reduction in forming forces and energy consumption. In this context, the aim of this thesis was to experimentally investigate the influence of pulsed electric current on the mechanical behavior of three industrially relevant alloys: Aluminum 7075, Inconel 718, and Grade 5 Titanium. The research activity included the design and sizing of the tensile specimens, the execution of an experimental campaign through tensile tests under different testing configurations, data processing using MATLAB software, and a comparison between the results obtained under electrically assisted conditions and those achieved by conventional furnace heating. The experimental results revealed that the three materials exhibited different responses to the application of pulsed electric current, with progressively more pronounced effects from Aluminum 7075 to Inconel 718 and finally to Grade 5 Titanium. Furthermore, the thermo-energetic analysis performed for the latter material demonstrated that electrically assisted deformation can provide mechanical properties comparable to those obtained by furnace heating while significantly reducing both energy consumption and testing time.