Propagazione a fatica di difetti in artiglierie navali

In the field of military defense, specifically that of naval guns, in constant innovation, it is very important to evaluate the propagation of fatigue defects. Despite the progress made to date, fatigue cracks cover 90% of the failures of mechanical components. This phenomenon is characteristic of metallic materials, and its importance derives from the fact that the failure of the material occurs to stresses well below the yield strength and repeated over time, causing a crash failure of the component. The barrel during the phase of fire is subject to cyclic loading and high temperature erosion. These factors have a significant effect on the propagation and initiation of cracks inside the gun barrel. For this reason internal coatings are applied to the component to increase its resistance to erosion and fatigue life. The cracks propagate, once the initiation is happened, until you reach the critical size, causing the failure of the component. The purpose of this work, in collaboration with the company OTO Melara, is not only to provide guidance on the fracture toughness and Paris paramenters of the analized steel, but also to find a precise method for calculating the KI and for the useful life of a gun barrel. The introduction that follows, has the aim of giving the reader a general view of the phenomena that take place inside of a barrel during the firing phase, but also to provide a general knowledge in this field, retracing the evolution of materials in history, and thereby facilitating the understanding of the thesis work.

Nel settore della difesa militare, nello specifico quello dei cannoni navali, in costante innovazione, è molto importante valutare la propagazione di difetti a fatica. Nonostante i progressi compiuti fino ad oggi, le rotture per fatica coprono il 90% dei cedimenti di componenti meccanici. Questo fenomeno è caratteristico dei materiali metallici e la sua importanza deriva dal fatto che il cedimento del materiale si manifesta per sollecitazioni molto inferiori al carico di snervamento e ripetute nel tempo, causando un cedimento di schianto del componente. La canna durante la fase di fuoco è soggetta a carichi ciclici ed erosione ad alta temperatura. Questi fattori hanno un effetto significativo sulla propagazione e innesco delle cricche all’interno della canna. Per questo motivo si applicano rivestimenti interni al componente per aumentarne la resistenza ad erosione e la vita a fatica. Le cricche una volta avvenuto l’innesco propagano fino a raggiungere la dimensione critica causando il cedimento del componente. Lo scopo del seguente lavoro, in collaborazione con l'azienda OTO Melara, è quello di fornire indicazioni sulla tenacità ed i parametri di Paris dell'acciaio oggetto di studio, ma anche un metodo di calcolo preciso per il KI e per la vita utile di una canna. L'introduzione che seguirà, ha l'obiettivo di conferire al lettore una visione generale dei fenomeni che avvengono all'interno di una canna durante la fase di fuoco, ma anche quello di fornire una cultura generale in questo campo, ripercorrendo l'evoluzione dei materiali nella storia e facilitando in questo modo la comprensione del lavoro di tesi.