STUDIO DELLA FLUIDITÀ DI LEGHE DI ALLUMINIO PER LA COLATA IN STAMPO PERMANENTE

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BRESCIA DIPARTIMENTO DI MECCANICA INDUSTRIALE STUDIO DELLA FLUIDITÀ DI LEGHE DI ALLUMINIO PER LA COLATA IN STAMPO PERMANENTE Relatore: Prof.ssa Ing. ANNALISA POLA Correlatore: Sig. DOMENICO COSIO Laureando: RICCARDO GOSPARINI ANNO ACCADEMICO

2 Obiettivo del lavoro di tesi Valutare l influenza di alcuni parametri di processo sulla fluidità della lega Test dello stampo a spirale lega utilizzata presso la fonderia Ghial

3 La fludità La fluidità di un metallo allo stato fuso è definita come la lunghezza che il metallo stesso percorre in un canale a sezione costante prima di solidificare. Un metallo fuso particolarmente fluido permette l ottenimento di getti dalla geometria complicata

4 I test di fluidità Vacuum fluidity test I più utilizzati: Test con lo stampo a spirale Più raramente: Strip mould test Test con la doppia spirale Test innovativi

5 Lo stampo Materiale: acciaio speciale per stampi H11 due matrici di 470mm x 410mm x 50mm + tavolino di estrazione Forma: a spirale senza circuiti di raffreddamento Geometria della cavità: larghezza sul piano di divisione degli stampi = 10mm profondità = 6mm lunghezza complessiva della spirale = 2 metri Stampo preriscaldato a 300 C con bruciatori esterni Presenza di 4 termocoppie tipo K inserite nella matrice inferiore Distanza bulbo della termocoppia dal piano di divisione degli stampi = 18,5 mm X Termocoppia 4 X Termocoppia 3 x Termocoppia 2 X Termocoppia 1 Montato sulla conchigliatrice basculante per le prove angolo di basculamento: 15

6 Numero di prove effettuate: 30 prove (6 di start up) Per ogni tipologia di prova 6 colate = 6 spirali Tempo ciclo per ogni prova di 80 secondi Vengono misurate le 6 lunghezze, viene calcolata la media e lo scarto quadratico medio Da 1 delle 6 spirali più provini da analizzare al microscopio ottico Parametri di prova: temperatura dello stampo, temperatura della lega, composizione chimica, rivestimento usato e filtro utilizzato

7 Prove A-F + Z e W Parametri fissati per le prove: temperatura dello stampo: 300 C; rivestimento usato: vernice DYCOTE 32-ESS Schema delle prove Temperatura lega [ C] Filtro [mm x mm] Composizione chimica della lega Prova Z 710 1,5 x 1,5 Prova W x 1 Prova A 720 1,5 x 1,5 Prova B x 1 Prova C 730 1,5 x 1,5 Prova D x 1 Prova E 740 1,5 x 1,5 Prova F x 1

8 Lunghezza della spirale media [mm] Le prove Difficile mantenere la composizione chimica stabile (Na e Mg): Na [ppm] % Mg Prove Z e W 33 0,444 Prove A e B 39 0,399 Prove C e D 45 0,362 Prove E e F 54 0,374 Na %Mg Fluidità Fluidità Z A C D E F % lunghezza 710 C-720 C Filtro 1,5mm x 1,5mm Filtro 1mm x 1mm 2,9 1, W B 710 C 720 C 730 C 740 C Temperature della lega [ C] Lunghezza della spirale media utilizzando il filtro 1mmx1mm Lughezza della spirale media utilizzando il filtro 1,5mmx1,5mm % lunghezza 720 C-730 C % lunghezza 730 C-740 C 16,5 25,6 16,6 11,5

9 Prova Misura SDAS [μm] Prova Z 16,2 Prova W 14,1 Prova A 16,8 Prova B 14,8 Prova C 13,4 Prova D 16,5 Prova E 15,5 Prova F 18,1

10 Prove G-P Prove con aggiunta di Na metallico Parametri fissati per le prove: temperatura della lega: 740 C; temperatura dello stampo: 300 C; rivestimento usato: vernice DYCOTE 32-ESS Schema delle prove Composizione chimica della lega Livello di Na [ppm] Filtro [mm x mm] Prova G 11 1,5 x 1,5 Prova H 11 1 x 1 Prova I 31 1,5 x 1,5 Prova L 31 1 x 1 Prova M 29 1,5 x 1,5 Prova N 29 1 x 1 Prova O 83 1,5 x 1,5 Prova P 83 1 x 1

11 Lunghezza della spirale media [mm] Le prove G % lunghezza rispetto alla prova G % lunghezza rispetto alla prova H 900 H L Prova M -13, M I O N P 11ppm 29ppm 31ppm 83ppm Livello di Na nel bagno Prova N - -14,71 Prova I -8,01 - Prova L - -4,84 Prova O -13,04 - Lughezza della spirale media utilizzando il filtro 1mmx1mm Lunghezza della spirale media utilizzando un filtro 1,5mmx1,5mm Prova P - -14,15 Effetto del modificante: con un tenore di 11 ppm con un tenore di 29 ppm con un tenore di 31 ppm con un tenore di 83 ppm no modifica modifica solo parziale modifica solo parziale modifica totale

12 Prove Q-T Prove con aggiunta di Mg in pani Parametri fissati per le prove: temperatura della lega: 740 C; temperatura dello stampo: 300 C; rivestimento usato: vernice DYCOTE 32-ESS Q e R:300g in siviera S e T: 600g nel forno di attesa Schema delle prove Composizione chimica della lega Livello % di Mg Filtro [mm x mm] Prova Q 0,384% 1,5 x 1,5 Prova R 0,384% 1 x 1 Prova S 0,466% 1,5 x 1,5 Prova T 0,466% 1 x 1

13 % lunghezza rispetto alla prova G % lunghezza rispetto alla prova H %Mg Fluidità Prova Q 22,72 - Prova R - 16,76 Prova S 4,66 - Prova T - 5,59 %Si Fluidità Alcune spirali sono state trattate termicamente (T6): solubilizzazione a 520 C per 4h e 30 min tempra per 2 min in H 2 O Invecchiamento a 160 C per 3h + raffreddamento in aria DUREZZE IN SCALA BRINNELL(HB) Prima del trattamento Dopo il trattamento Provino Q Provino S Provino Q Provino S Posizione 1 75,2 73, Posizione , ,3 Posizione 3 79,9 79,

14 Prove U e V Prove con talco in polvere come rivestimento Parametri fissati per le prove: temperatura della lega: 740 C; temperatura dello stampo: 300 C; Schema delle prove Composizione chimica della lega Rivestimento stampo Filtro [mm x mm] Prova U Talco 1,5 x 1,5 Prova V Talco 1 x 1

15 % lunghezza rispetto alla prova G % lunghezza rispetto alla prova H Prova U 15,27 - Prova V - 7,82 Il talco migliora la scorrevolezza della lega rispetto alla vernice. Ma da un punto di vista microstruttturale? Prova Misura dello SDAS [μm] Prova H 14,7 Prova V 18,2 Provino H6 Provino V6

16 Prove J e K Prove con aggiunta di affinante in polvere (1 kg di sale) Parametri fissati per le prove: temperatura della lega: 740 C; temperatura dello stampo: 300 C; rivestimento usato: vernice DYCOTE 32-ESS Schema delle prove Composizione chimica della lega Livello % Ti Filtro [mm x mm] Prova J 0,129 1,5 x 1,5 Prova K 0,129 1 x 1

17 % lunghezza rispetto alla prova G % lunghezza rispetto alla prova H Prova J 6,52 - Prova K - 0,19 Dalla teoria del Ti la scorrevolezza Prova Misura dello SDAS [μm] Prova G 15,6 Prova J 18,2 Prova H 14,7 Prova K 18,8 Da un punto di vista microstrutturale non ci sono variazioni apprezzabili Ulteriori verifiche sono state condotte su: provino senza Ti provino con 100g di Ti provino con 800g di Ti Prova Misura dello SDAS [μm] Prova senza Ti 9,9 Prova con 100g di Ti 11,2 Prova con 800g di Ti 11,6 AGGIUNTA DI Ti INSUFFICIENTE!

18 Conclusioni temperatura della lega scorrevolezza ma non variazione dello SDAS; del tenore di Na fluidità ma modifica; del livello di Mg fluidità; Talco in polvere fluidità ma no effetto sullo SDAS; affinante fluidità ma no effetto sullo SDAS

19 Grazie per l attenzione

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