Caratterizzazione numerico-sperimentale della Porcellana fine durante la (seconda) cottura

I manufatti in porcellana fine prodotti dalla Richard Ginori s.p.a. acquisiscono le peculiari caratteristiche di elevata durezza ed estrema fragilità solamente al termine del tipico trattamento termico che prevede due fasi di cottura. Durante la seconda, quando il materiale è “in formazione”, si crea una consistente percentuale di materiale fuso (per temperature superiori ai 1100°C) che rende la massa viscosa e deformabile sotto la sola azione del peso proprio dei manufatti. Obiettivo del presente lavoro è la caratterizzazione sperimentale della porcellana dura per la determinazione dei parametri di un modello numerico di comportamento del materiale da impiegarsi in simulazioni FEM del processo di seconda cottura. Quest’ultime saranno finalizzate all’individuazione delle maggiorazioni e controdeformazioni da imporre al manufatto allo stato crudo, onde ottenere una prefissata geometria dello stesso allo stato cotto, evitando le laboriose operazioni manuali e le numerose cotture di prova che vengono attualmente svolte in azienda. Il modello di comportamento scelto è quello viscoelastico, al quale è stata affiancata una caratterizzazione in termini di coefficiente di espansione termica variabile con la temperatura. La sperimentazione sul materiale si è articolata prevalentemente su tre tipologie di prove: la flessione a tre punti sul materiale allo stato di inizio della seconda cottura (biscotto), per conoscerne le caratteristiche meccaniche; la dilatometria ottica per la rilevazione della curva del ritiro termico al variare della temperatura e, infine, una vasta campagna di prove di Stress Relaxation, condotte alle temperature di 1200, 1250, 1300, 1350 e 1400°C, per poter descrivere il materiale dal punto di vista dello scorrimento viscoso. La simulazione FEM del processo di cottura di oggetti di geometria nota ha permesso di dimostrare l’affidabilità del modello di materiale adottato.