ESECUZIONE ED ELABORAZIONE DI PROVE DI TRAZIONE STATICHE E CICLICHE SU PROVINI IN ACCIAIO RIVESTITI PER VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA DELLO SMALTO

Ceramic enamels are widely used as protective coatings for a wide range of devices, with fields of application ranging from industry to healthcare. However, due to their fragility, it is crucial to understand how these coatings respond to deformations of the underlying material substrate during operating conditions, in order to best predict and limit the initiation of cracks or detachments. The following thesis, carried out at the Polytechnic University of Marche, in the offices and laboratories of the Department of Industrial Engineering and Mathematical Sciences, has as its main objective the mechanical characterization of steel specimens coated with protective ceramic enamel. Specifically, the study aims to evaluate its resistance and monitor the evolution of damage under different loading conditions. The experimental investigation was based on the performance of static and fatigue tensile tests integrated with the use of advanced non-contact optical techniques, such as Digital Image Correlation (DIC) which allowed to measure and map the displacements and deformations of the specimens under examination. The activities carried out included the preparation of the specimens, the setup of the experimental setup, the simultaneous acquisition of data from the machine sensors and cameras, and the processing of the information collected through dedicated MatLab scripts that allowed us to correlate the characteristic curves of the material with the physical observation of enamel degradation. The approach adopted allowed us to successfully relate the deformation phases of the steel substrate to the initiation and propagation of cracks in the enamel, giving the work carried out the role of an effective analysis tool for the design optimization of enameled devices.

Gli smalti ceramici sono ampiamente utilizzati come rivestimenti protettivi per una vasta gamma di dispositivi, con campi di applicazione che spaziano dall’industria al settore sanitario. Tuttavia, a causa della loro fragilità, è fondamentale comprendere come questi rivestimenti rispondano alle deformazioni del substrato di materiale sottostante durante le condizioni di esercizio, al fine di prevedere e limitare al meglio l’innesco di cricche o distacchi. Il seguente lavoro di tesi, svolto presso l’Università Politecnica delle Marche, negli uffici e nei laboratori del Dipartimento di Ingegneria Industriale e delle Scienze Matematiche, ha come obiettivo principale la caratterizzazione meccanica di provini in acciaio rivestiti con smalto ceramico protettivo. Nello specifico lo studio mira a valutarne la resistenza e a monitorare l’evoluzione del danneggiamento sotto diverse condizioni di carico. L’indagine sperimentale si è basata sull’esecuzione di prove di trazione statiche e a fatica integrate con l’uso di tecniche ottiche avanzate non a contatto, come la Digital Image Correlation (DIC) che ha permesso di misurare e mappare gli spostamenti e le deformazioni dei campioni presi in esame. Le attività svolte hanno compreso la preparazione dei provini, l’allestimento del setup sperimentale, l’acquisizione simultanea dei dati provenienti dai sensori della macchina e dalle telecamere e l’elaborazione delle informazioni raccolte tramite script MatLab dedicati che hanno permesso di correlare le curve caratteristiche del materiale con l’osservazione fisica del degrado dello smalto. L’approccio adottato ha permesso di relazionare con successo le fasi di deformazione del substrato in acciaio con l’inizio e la propagazione delle rotture nello smalto, conferendo al lavoro svolto il ruolo di efficace strumento di analisi per l’ottimizzazione progettuale dei dispositivi smaltati.