Durezza e tensioni residue al variare dei trattamenti termici in tubi di scambiatori di calore

In this thesis work, experimental hardness tests will be performed and residual stresses in spirals of Aluminium 3003 will be evaluated. Successively the possible correlation between hardness and residual stresses will be investigated. Some of the spirals have been annealed. In the first part hardness and residual stresses will be treated, as well as the mechanism by which they are generated. Measuring instruments used in the experimental apparatus will also be described. In the experimental part, after having obtained appropriated samples from the spirals, Vickers microhardness tests will be performed in different points on the samples. Similarly some measurements of residual stresses will be made using an X-ray diffractometer. These tests will be performed on the surface and in depth. Experimental results will be analysed and discussed. A numerical finite element model of the tubes will be realized using the software Abaqus. Finally, static and fatigue verifications have been performed in the most stressed and critical points of the spirals.

In questo lavoro di tesi saranno effettuate delle prove sperimentali di durezza e saranno valutate le tensioni residue in determinati punti di alcune spirali in alluminio, lega 3003. Sarà successivamente investigata l'eventuale relazione tra le due grandezze misurate. E’ lecito aspettarsi una dipendenza tra i due fattori, a seguito di prove sperimentali e dell’esperienza. Alcune di queste spirali sono state ricotte, mentre altre sono rimaste crude. In una prima parte introduttiva si tratteranno durezza, tensioni residue e i meccanismi da cui queste ultime sono generate. Saranno inoltre descritti gli strumenti di misura utili a effettuare le misure e quelli da noi utilizzati nella parte sperimentale. Per quanto riguarda la parte sperimentale, dopo aver ricavato dei campioni adeguati dalle spirali, verranno effettuate delle misure di microdurezza Vickers in diversi punti dei provini. Allo stesso modo verranno effettuate delle misure delle tensioni residue al diffrattometro a raggi X, superficiali e in profondità. I risultati sperimentali saranno infine analizzati e commentati. In parallelo a quanto descritto finora sarà realizzato un modello dei tubi agli elementi finiti, realizzato grazie al software Abaqus. Infine saranno effettuate delle verifiche statiche e a fatica nei punti più sollecitati e ritenuti critici delle spirali.