Studio di un inserto stampo soggetto a fatica termomeccanica e destinato al processo di pressofusione di un componente in lega leggera

L'inserto è un componente amovibile degli stampi impiegati nella tecnica di fonderia della pressocolata. È utilizzato per realizzare particolari forme nel getto prodotto, come cavità e sottosquadri o per intensificare il raffreddamento in alcune zone critiche della forma. Ogni stampo può contenerne più di uno. Ogni inserto è dotato di almeno un semplice condotto di raffreddamento rettilineo necessario per ottimizzare la gestione termica dello stampo ed andare a raffreddare quelli che sono noti come hot spots. Le severe condizioni di temperatura alle quali è soggetto questo componente, unite alle sollecitazioni meccaniche derivanti prima dal metallo fuso colato nella forma che entra a contatto con esso e poi dal getto una volta solidificatosi, le quali si ripetono ciclicamente ad ogni colata, sottopongono l'inserto ad un fenomeno noto come fatica termo-meccanica. Questo fenomeno comporta la nascita di cricche più o meno profonde e molto ramificate che dopo un certo numero di cicli rendono il componente inutilizzabile. Tutto ciò si traduce nella necessità di effettuare frequenti sostituzioni le quali hanno un impatto sia sui costi diretti che su quelli indiretti provocati dai tempi di fermo della macchina. Nel caso specifico, si è approfondito lo studio del fenomeno su un inserto utilizzato per la realizzazione di un canale di discesa dell'olio in un blocco motore pressofuso in lega di alluminio. L'obiettivo, perseguito attraverso analisi termostrutturali agli elementi finiti (FEM) sull'inserto, è la determinazione delle aree più colpite da temperature elevate e forti gradienti termici che nel tempo provocano distorsioni locali e fratture, in modo che sia possibile ipotizzare un sistema di raffreddamento del componente più efficiente attraverso l'impiego di canali conformati ricavabili realizzando l'inserto in additive manufacturing.