ASSOFOND Federazione Nazionale Fonderie

Transcript

1 ASSOFOND Federazione Nazionale Fonderie Fonderia e nuovi scenari: Competitività e tecnologia, le sfide del futuro Convegno Tecnico Vicenza, 26 e

2 DEGASAGGIO DELLE LEGHE DI ALLUMINIO FUSE, CON CONTEMPORANEA AGGIUNTA DI FLUSSI CHIMICI, PER DIVERSI TRATTAMENTI METALLURGICI RICHIESTI: PULIZIA E RIMOZIONE INCLUSIONI AGGIUNTA ELEMENTI MODIFICANTI AGGIUNTA ELEMENTI AFFINANTI ALTRE AGGIUNTE MATERIALI O ELEMENTI SE RICHIESTI DEGASAGGIO AUTOMATISMI Dr. Nazario Ghislandi - FOUNDRY ECOCER s.r.l.

3 ESIGENZE PRODUTTIVE TRATTAMENTI METALLURGICI SULLE LEGHE DI ALLUMINIO ALLO STATO FUSO DEGASAGGIO RIDUZIONE DEL CONTENUTO DELLE INCLUSIONI DISOSSIDAZIONE E SCORIFICA FACILITATA AGGIUNTA ELEMENTI MODIFICANTI AGGIUNTA ELEMENTI AFFINANTI AUTOMATISMO DELL'INTERO PROCESSO GARANZIA DI QUALITA' COSTANTE NEL TEMPO

4 PERCHE DEGASARE L 'idrogeno è principalmente generato dalla presenza del vapor d'acqua nell'atmosfera. Tutte le molecole di acqua che vengono in contatto con gli atomi di alluminio, alle temperature abituali a cui si porta il metallo per poter lavorare, reagiscono in modo rapido e irreversibilmente con la seguente reazione: 2 Al + 3 H 2 O A1 2 O H l'idrogeno che viene prodotto dalla reazione (ben 6 atomi di idrogeno per ogni 2 moli di acqua) si scioglie immediatamente, per le sue ridottissime dimensioni, nell'intera massa di metallo liquido. Per comprendere il fenomeno, bastano 0,2 grammi di acqua per gasare fortemente 100 kg di lega di alluminio allo stato liquido, e ancor di più se le temperature della stessa sono elevate. (sono sufficienti i grammi di acqua contenuti in 10 litri di aria ambiente, a 25 C con una umidità relativa dell'80 %. ).Le fonderie generalmente conoscono i periodi dell'anno nei quali la facilità di fenomeni di scarto dovuti a punti di spillo o porosità, si manifesta più facilmente: mesi con umidità relativa e T ambiente molto elevate.

5 ORIGINE DELL IDROGENO NELLE LEGHE DI ALLUMINIO FUSE Le cause sono soprattutto causate dalla reazione dei bagni di leghe di Alluminio fuse, in contatto o presenza di composti idrogenati, umidità ambientale o da presenza di ossidi e composti eterogenei: Contatto con aria ambientale residui di oli, grassi o distaccanti sul boccame di carica refrattari dei forni o crogiuoli non completamente essiccati flussi chimici: le miscele di prodotti chimici inorganici sono di natura igroscopica. Nell'ambiente di lavoro, i prodotti dovrebbero essere conservati negli imballi originali chiusi o, se aperte le confezioni per un prelievo, opportunamente richiuse per evitare al massimo l' esposizione ambientale lingotti di lega conservata in ambienti umidi ossidazioni superficiali delle cariche ai forni. attrezzi di lavoro non perfettamente essiccati eccessive turbolenze del metallo liquido

6 ALTRI FATTORI CHE INFLUENZANO LA SOLUBILITÀ DELL IDROGENO la solubilità è fortemente influenzata dalla Temperatura (raddoppia ogni 110 C) è molto bassa nel metallo solido abbiamo una grossa variazione di solubilità al punto di fusione. Inoltre la solubilità dell'idrogeno varia anche al variare del tipo di lega: elementi come Mg, Ti, Ni, Na ne aumentano la solubilità elementi come Si, Cu, Mn tendenzialmente ne diminuiscono la solubilità. Alcune inclusioni " trattengono " più facilmente l' idrogeno, perciò maggiori difficoltà di degasaggio. Infatti le inclusioni favoriscono la trasformazione dell' idrogeno dalla forma atomica (H) alla forma molecolare (H 2 ) e fisicamente trattengono la molecola gassosa. Alcuni elementi o trattamenti chimici "obbligatori" hanno l'inconveniente di facilitare ulteriori contaminazioni da gas o altro (esempio è la modifica con Na metallico, ma analogo discorso si può fare anche per le leghe trattate con Stronzio)

7 MA LA FONDERIA NON DEVE SOLO DEGASARE, MA ANCHE TRATTARE LA LEGA FUSA, PER AVERE LE CARATTERISTICHE FINALI RICHIESTE DAI CLIENTI Si producono milioni di pezzi in leghe di alluminio, solo in Italia le statistiche indicano una produzione di circa tonnellate /anno, a cui si affiancano le migliaia di tonnellate di pezzi e manufatti ottenuti con altre lavorazioni, quali gli estrusi, gli stampati ed altro. Tra i principali mercati, ricordiamo : Settore automobilistico Industriale e meccanico Arredo Edilizia Elettrodomestici Etc Per ogni diversa applicazione sono OBBLIGATORIAMENTE richieste e pretese prestazioni meccaniche, resistenze, a fatica, qualità interna, caratteristiche chimico fisiche, proprietà anticorrosive, resistenza alla alte Temperature etc.. I trattamenti metallurgici sono messi a punto, ottimizzati, migliorati e continuamente eseguiti proprio per rispettare i capitolati di fornitura. Ogni fonderia conosce, sviluppa ed applica quanto necessario per rispondere alle esigenze dei clienti. La tabella riassume i principali tipi di trattamenti metallurgici, senza approfondire modalità operative, quanto,quando, come e dove. Sono tematiche che vanno viste a parte, con un serio lavoro che viene GIA fatto dai fonditori.

8 27 Ottobre 2012

9 IMPIANTI AUTOMATICI Sono Impianti automatici di trattamento metallurgico, che consentono, in un unica fase di lavoro, le operazioni di degasaggio e aggiunta automatica di flussi specifici e/o leghe madri e/o alliganti, x le singole operazioni metallurgiche richieste sia come quantità, qualità e sequenza di aggiunta per il trattamento da effettuare sulla lega. Ogni fonderia può necessitare un proprio ciclo di trattamento specifico, per svariate motivazioni legate alle proprie esigenze produttive

10 VANTAGGI Certezza assoluta dell'avvenuta aggiunta dei prodotti chimici previsti. NOTEVOLE miglioramento dell operatività che era precedentemente operatori, per l esecuzione di queste necessarie ma USURANTI lavorazioni richiesta agli Qualità costante nel tempo. Notevole riduzione del consumo dei prodotti chimici; ne consegue una riduzione dello sviluppo di prodotti secondari indesiderati e una assenza di sprechi,essendo gli stessi confezionati in modo idoneo. Massima sicurezza per gli addetti nella manipolazione dei prodotti e lo stoccaggio. I flussi chimici, nelle diverse forme commercialmente disponibili, sono miscelati a caldo in origine, ed immediatamente confezionati e sigillati Utilizzati con impianti automatici ( flussi granulati aggiunti x caduta, regolando quantitativo e tempistiche, o flussi in capsule d Al sigillate aggiunte in sequenza sempre in automatico) presentano il GRANDE vantaggio di non essere messi in contatto con ambiente esterno, e quindi mantenere INALTERATE le proprietà tecniche, senza assorbire umidità, con tutti i relativi vantaggi di ottima resa dell operazione di degasaggio. Ampio margine di sicurezza per i parametri operativi: le rese di lavoro sono elevate e ciò consente ampia facoltà di regolazione fine dei parametri di funzionamento quale numero di giri rotore variabili, ritardi di iniezione capsule, controlli elettronici e altri parametri che soddisfano le necessità operative degli utilizzatori, senza penalizzare la qualità del lavoro. Aspirazione forzata fumi, con mandata ad impianto di aspirazione centralizzato. I costi operativi sono decisamente favorevoli

11 Esempi

12 ... altri esempi Lega 51100, AlMg3: -Sinistra : sezione provino sottovuoto, RPT: forno attesa non trattato -Centro : 1, sezione provino sottovuoto, RPT :forno attesa, solo degasata -Destra : 2, sezione provino sottovuoto, RPT :forno attesa, degasata ed affinata

13 ... altri esempi

14 altri esempi Lega 44100, AlSi12 : confronti affinazione con lega madre AlTi5B1 e flussi affinanti in capsule Leghe madri NON AFFINATO 2 kg LEGA MADRE AlTi5B1 4 kg LEGA MADRE AlTi5B1 Flussi in capsule sigillate N. 2 CAPSULE Foundry AX Ti/B N. 3 CAPSULE Foundry AX Ti/B N. 4 CAPSULE Foundry AX Ti/B Flussi Granulati

15 VANTAGGI Certezza assoluta dell'avvenuta aggiunta dei prodotti chimici previsti. NOTEVOLE miglioramento dell operatività che era precedentemente operatori, per l esecuzione di queste necessarie ma USURANTI lavorazioni richiesta agli Qualità costante nel tempo. Notevole riduzione del consumo dei prodotti chimici; ne consegue una riduzione dello sviluppo di prodotti secondari indesiderati e una assenza di sprechi, essendo gli stessi confezionati in modo idoneo. Massima sicurezza per gli addetti nella manipolazione dei prodotti e lo stoccaggio. I flussi chimici, nelle diverse forme commercialmente disponibili, sono miscelati a caldo in origine, ed immediatamente confezionati e sigillati Utilizzati con impianti automatici ( flussi granulati aggiunti x caduta, regolando quantitativo e tempistiche, o flussi in capsule d Al sigillate aggiunte in sequenza sempre in automatico) presentano il GRANDE vantaggio di non essere messi in contatto con ambiente esterno, e quindi mantenere INALTERATE le proprietà tecniche, senza assorbire umidità, con tutti i relativi vantaggi di ottima resa dell operazione di degasaggio. Ampio margine di sicurezza per i parametri operativi: le rese di lavoro sono elevate e ciò consente ampia facoltà di regolazione fine dei parametri di funzionamento quale numero di giri rotore variabili, ritardi di iniezione capsule, controlli elettronici e altri parametri che soddisfano le necessità operative degli utilizzatori, senza penalizzare la qualità del lavoro. Aspirazione forzata fumi, con mandata ad impianto di aspirazione centralizzato. I costi operativi sono decisamente favorevoli

16 Grazie per la cortese attenzione Nazario Ghislandi