Studio sperimentale dell influenza del processo fusorio e dei trattamenti del metallo liquido sulla qualità della lega EN46400 colata in conchiglia

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1 Studio sperimentale dell influenza del processo fusorio e dei trattamenti del metallo liquido sulla qualità della lega EN46400 colata in conchiglia Relatore: Ing. ANNALISA POLA Correlatore: Dott.ssa MARIATERESA CAVALLERI Laureando: MANUEL GIUGNO Matricola N

2 L influenza del processo fusorio e dei trattamenti del metallo liquido sulla qualità della lega La qualità di un getto in lega di Al dipende fortemente dalle procedure/condizioni di fusione, trattamento e mantenimento della lega liquida: - porosità da gas/da ritiro - prestazioni non adeguate (inclusioni, intermetallici, SDAS..). 2/17

3 L influenza del processo fusorio e dei trattamenti del metallo liquido sulla qualità della lega Rispetto delle procedure standardizzate nell azienda. variabilità di risultati a parità di modalità operative = ottenimento di pezzi non conformi. 3/17

4 Obiettivo del lavoro Attenzione focalizzata su fusione e trattamenti della lega EN AC liquida: esecuzione di un piano di indagine al fine di evidenziare eventuali punti critici del processo e portare alla definizione di modifiche della procedura operativa. 4/17

5 Pianificazione delle prove Prelievo campioni per 7 giorni lavorativi + monitoraggio T : Spillaggio Travaso Colaggio Forno fusorio L.A.S.E.R. (modifica e degasaggio) Forno d attesa Getto Prelievo campioni colati C Prelievo campioni degasati D Prelievo campioni in attesa A Giorno Prelievo campioni a spessore sottile S a spessore elevato E Num. Martedì 1 Mercoledì 2 Giovedì 3 Venerdì 4 Lunedì 5 Martedì 6 Mercoledì 7 C1 D1 A1 S1 E1 M = Mattino P = pomeriggio 5/17

6 Analisi dei campioni Raffigurazione dello SDAS e del Silicio per tutti i passaggi evidenziati Indagine sulle porosità ai vari step Correlazione tra le grandezze studiate e parametri di processo/condizioni ambientali Discussione focalizzata sui risultati di maggior interesse e peso 6/17

7 Procedura utilizzata SDAS - micrografie (600+) SDAS dimensione Si Si - misure di densità porosità da H 2 10 µm ASTM E bilancia idrostatica D R densità reale del campione eutettico Si D T densità teorica della lega intermetallici Porosità della lega 7/17

8 μm SDAS μm T [ C] Risultati campioni Cm Metallurgia dei campioni nell arco dei giorni di monitoraggio, al mattino; risultati analoghi al pomeriggio SDAS Temperatura SDAS Silicio SDAS influenzato da T forno e T stampo provini (pressoché costanti). Dimensione del Si? Uso di boccami di lega modificata. 8/17

9 Porosità [ml/100g Al] _ Umidità relativa % _ Risultati campioni Cm Porosità da idrogeno fortemente influenzata dall umidità atmosferica: ml/100g Al umid.% 100.0% 100% 87.0% 89.0% 80.0% 68.0% 80% 53.0% 45.0% 60% % % 0% /17

10 Porosità [ml/100g Al] Risultati campioni Dm Trattamento per la riduzione del contenuto di H 2 : H H 0.9 colato C degasato D N H N 2 H meccanismo degasaggio 0.4 N N 2 N 2 meccanismo disossidazione Nel pomeriggio il problema è pressoché risolto. Causa? Quali accorgimenti? 10/17

11 Risultati campioni Dm Igroscopicità del rotore di grafite del sistema degasante Assorbimento umidità dall atmosfera con le soste prolungate 11/17

12 Porosità [ml/100 g Al] Porosità [ml/100 g Al] Risultati campioni Dm Interventi? Opzione 1: degasaggio prolungato: siviera 1 colato degasato Opzione 2: preriscaldo lancia siviera 1 colato degasato Testata anche la combinazione: preriscaldo lancia e siviera ma 12/17

13 μm- - μm μm % Na - Risultati campioni Dm Nella pratica dell azienda si eseguono parallelamente degasaggio (con gas neutro + appropriata quantità di scorificante) e modifica Silicio Sodio % SDAS 25 Silicio Silicio D % 15 Silicio C % % % /17

14 Porosità [ml/100ga]. - μm Risultati campioni A Si osserva un aumento della dimensione delle placchette di Si ed una forte variabilità nel tempo dei dati raccolti. Quantità del rabbocco? E l idrogeno? degasato D in attesa A 100% [UR%] 20 Silicio D Silicio A /17

15 Infine il getto: Risultati campioni S ed E 15/17

16 Conclusioni Utilità di un approccio sistematico. Quantificato l effetto delle condizioni ambientali. Minore T di spillaggio della lega. Uso di una carica per il forno con rapporto costante lingotti/rottami Dimostrata la necessità di una modifica della procedura operativa all inizio della produzione settimanale (+ necessità di verificare la qualità del gas inerte sfruttato). Aggiungere modificante (Sodio). Ridurre numericamente le operazioni di travaso. 16/17

17 Grazie per l attenzione 17/17