RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Tecnologie di lavorazione e controllo delle superfici in pietra naturale

Università di riferimento

Università degli Studi de L'AQUILA - ENERGETICA - L'AQUILA(AQ)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Antoniomaria DI ILIO

Descrizione

L'Unità Operativa dell'Aquila ha come obiettivo generale la tecnologia di lavorazione superficiale delle pietre naturali mediante utensili tradizionali e, in particolare, lo studio dell'usura utensile e l'ottimizzazione dei parametri di lavorazione. Le attività saranno sviluppate nelle fasi di seguito descritte (la numerazione coincide con quella del progetto generale). Fase 2.2. Modelli di usura utensile Partendo dalle conoscenze aquisite sull'usura degli utesili abrasivi per il taglio dei materiali lapidei, si affronterà dapprima lo studio dei meccanismi di interazione utensile diamatato e materiale cercando di trasferire al caso dei lapidei i risultati degli studi finora condotti nel settore dei materiali metallici. Dopo una prima fase di studio teorico, si passerà alle indagini sperimentali aventi lo scopo di analizzare i meccanismi di asportazione. Le prove sperimentali saranno condotte su differenti tipologie di utensili, mentre i materiali lavorati saranno preferibilmente il Perlato di Coreno e il Bianco Carrara, senza escludere altri materiali, come ad esempio i graniti per i quali, come si è già detto, l'usura dell'utensile è un sensibilmente più marcata. Nel corso delle prove sarà analizzato il fenomeno dell'usura adottando una metodologia simile a quella utilizzata per le frese diamantate nel corso del precedente progetto COFIN01. Per ogni condizione di lavorazione, si esamineranno gli andamenti temporali delle sporgenze dei grani al fine di comprendere i meccanismi di asportazione e di usura sia dei grani che della matrice. Le prove saranno condotte varaindo opportunamente le differenti condizioni di lavorazione. Per tali prove, oltre alla collaborazione con l'Unità di ricerca di Cassino, ci si avvarrà anche della collaborazione della Ditta Klindex, che ha manifestato il suo interesse alla ricerca in oggetto (vedere lettera allegata) e che metterà a disposizione utensili e macchine per la lucidatura. Dai risultati delle prove sperimentali e dello studio della letteratura, sarà sviluppato un modello di usura semiempirico che, partendo dal comportamento a livello microgeometrico dell'utesile, sia in grado di prevedere l'andamento dell'usura in funzione del tasso di materiale rimosso (MRR). Successivamente il modello sarà utilizzato per pianificare un'ulteriore campagna sperimentale volta a mettere in relazione le proprietà dei materiali in lavorazione, le forze di taglio e l'usura dell'utensile. Durante queste prove, oltre all'usura dell'utensile saranno misurate anche le forze di taglio; inoltre sarà posta attenzione alla qualità delle superfici lavorate utilizzando metodologie sviluppate dalle altre Unità Operative e/o apparecchiature messe a disposizione dalle aziende interesate. L'usura utensile sarà valutata a livello macroscopico interrompendo la lavorazione e misurando lo spessore asportato. L'apparecchiatura per le prove sarà definita e realizzata sulla base delle esigenze emerse nel corso della ricerca; le soluzioni potranno essere o l'attrezzaggio di un macchine già esistenti presso le Unità di Ricerca dell'Aquila o Cassino oppure o una parziale modifica di apparecchiature messe a disposizione delle aziende interessate. Si valuterà anche l'opportunità di installare sulla macchina un sistema di rilevazione in process dell'usura, basato su sensori di posizione senza contatto. I risultati attesi da questo studio saranno un modello di vita utensile ed una metodologia di validazione mediante prove sperimentali. Il modello, per un dato materiale lavorato (caratterizzato mediante uno o più parametri di resistenza: ad esempio la durezza Schmidt o la durezza Knoop) dovrà in grado di prevedere la durata utensile in funzione dei principali parametri di lavorazione. Data la vastità delle combinazioni possibili, il campo di validità del modello sarà opportunamente limitato ai casi più importati. Tali casi saranno definiti nel corso della ricerca, anche sulla base dei suggerimenti che potranno essere proposti dai settori industriali interessati. L'estensione del modello ad altri casi non contemplati nel corso della presente ricerca dovrà essere possibile grazie alla metodologia messa a punto. Fase 2.3 Ottimizzazione dell'utensile diamantato Attraverso le relazioni trovate tra la velocità di usura dell'utensile e le forze di taglio, funzione a loro volta dei parametri di processo, si studierà una metodologia di scelta o progettazione dell'utensile nelle sue componenti principali (granulometria del diamante, concentrazione, tipo di legante, superficie e spessore del settore diamanto). Il risultato atteso da questa fase è una relazione di tipo semiempirico tra l'usura dell'utensile e le forze di lavorazione. Fase 5. Ottimizzazione dei processi di lavorazione L'obiettivo di questa fase, che vedrà coinvoltà l'Unità Operativa dell'Aquila con funzioni di coordinamentoi, è di effettuare una sintesi della modellistica messa a punto nel corso del presente progetto e di quello relativo al taglio mediante frese e dischi diamantati, al fine di pervenire ad una ottimizzazione dell'intero ciclo di lavorazione, dal taglio alle lavorazioni superficiali (sgrossatura, levigatura e lucidatura). Ciò allo scopo ottenere criteri di guida nella scelta della tipologia di lavorazione, dell'utensile e dei relativi parametri operativi, in funzione degli obiettivi tecnico economici dell'utilizzatore. In questa fase sarà sviluppato un modello tecnico-economico che, tenendo conto di tutti i risultati ottenuti nel corso del progetto, sia in grado di indirizzare l'utilizzatore verso una scelta orientata alla massima produttività e al minimo costo. Il risultato atteso al termine di questa fase sarà un modello di ottimizzazione tecnico-economica del processo di lavorazione delle superfici in pietra naturale.