Lavorazione delle leghe di titanio
Probabilmente, i materiali più adatti per le applicazioni di motori aeronautici ad alte prestazioni sono il titanio e le relative leghe. Con una densità di 4,5g/cm3, le leghe di titanio pesano la metà dell'acciaio o delle superleghe a base di nichel e, inoltre, sono caratterizzate da un rapporto resistenza-peso superiore. Con il completamento del progetto europeo DUTIFRISK, i tentativi degli ingegneri di migliorare il livello delle conoscenze sulla progettazione dei componenti delle turbine a gas sono arrivati a un punto fondamentale. Nel compressore di una turbina convenzionale, le pale vengono prodotte separatamente dal disco e poi assemblate insieme meccanicamente. I partner del progetto DUTIFRISK, con a capo MTU Aero Engines, hanno studiato uno scenario alternativo nel quale le pale e il disco formano un componente unico senza discontinuità. Durante il processo di saldatura ad attrito lineare, la pala viene sfregata contro il disco e viene applicato un carico perpendicolare alla giunzione finché non si ottiene un giunto. Lo scopo finale era identificare parametri ottimizzati della macchina per produrre dischi palettati (blisk) tramite saldatura ad attrito lineare con dischi prodotti con Ti6246 forgiato a β. Le pale attaccate erano prodotte con Ti64, Ti6246 e Ti6242 forgiati α/β con microstruttura diversa dei dischi. Oltre ad altre interessanti proprietà meccaniche, i pezzi forgiati con leghe β-Ti metastabili e altamente resistenti garantiscono un basso livello di stress residuo dopo la lavorazione. Nello specifico, l'influenza della microstruttura e degli effetti di stress sulla fatica delle leghe di titanio è stata valutata usando un sistema di simulazione del processo avanzato. In base al metodo degli elementi finiti (FEM), DEFORM-2D ha consentito un'analisi dettagliata e la modellizzazione realistica del complesso processo di lavorazione dei metalli sul computer. Le informazioni utili sui parametri fisici chiave sono state poi confrontate e sono risultate in conformità con le misurazioni dello stress residuo raccolte nel corso di prove di estrusione. La precisa caratterizzazione di tutte le combinazioni dei materiali saldati per il disco e le pale può offrire la possibilità di scelta per la progettazione intelligente nel futuro.