THIXOESTRUSIONE DI LEGHE DI ALLUMINIO

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BRESCIA FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA DEI MATERIALI THIXOESTRUSIONE DI LEGHE DI ALLUMINIO Relatore: Ing. ANNALISA POLA Correlatore: Ing. ALBERTO ARRIGHINI Candidato: LUCA BONDIONI Matricola: 56818

2 Scopo dello studio Ottenere un estruso partendo da bilette allo stato semisolido (Thixoestrusione). Valutare la tipologia di lega più adatta al processo. Luca Bondioni

3 Thixoestrusione vs Estrusione Elevata scorrevolezza del materiale Minor pressioni necessarie per il processo Possibilità di realizzazione di prodotti con geometria complessa e spessori ridotti Minor usura delle matrici Minor stress da lavorazione sul materiale Scomparsa linea di saldatura Costi di preparazione aggiuntivi Conversione impianti esistenti Luca Bondioni

4 Scelta delle leghe 1070 Intervallo di solidificazione stretto, andamento della curva frazione di solido/temperatura molto pendente 6262 Lega molto utilizzata, buona lavorabilità e numerosi campi di applicazione 7075 Ottime caratteristiche meccaniche, bassa estrudibilità, alti sforzi nel processo classico Luca Bondioni

5 Procedura sperimentale Preparazione Al puro ed elementi aggiunti Fusione in forno a resistenza Trattamento ad ultrasuoni Ottenimento delle billette Preriscaldo ad induzione THIXOESTRUSIONE Preparazione stampo e pressa Luca Bondioni

6 Prove effettuate Numero Prova Lega Utilizzata Matrice Utilizzata H I I I Ceramico I Ceramico Luca Bondioni

7 Metodi di indagine Analisi termica differenziale DSC e successivo confronto con i dati ottenuti dal software Termotech Database presente in Procast. Analisi semi-quantitativa mediante microscopio a scansione elettronica (SEM). Osservazione mediante microscopio ottico. Prove di microdurezza Vickers. Luca Bondioni

8 Risultati DSC Pendenza della curva frazione di liquido/temperatura molto elevata, intervallo di lavorazione decisamente ridotto. Mancato ottenimento di estrusi di dimensione convincente. Luca Bondioni

9 Intervallo di lavorazione più ampio, buon margine di lavorabilità. Successo delle prove n 4 e n 5. Luca Bondioni

10 Intervallo di lavorazione buono, tuttavia i dati discostano da quelli teorici. Luca Bondioni

11 Risultati SEM 7075 Composizione chimica carente di Zn e Mg, due elementi che dovrebbero essere presenti in elevate percentuali. Modifica del comportamento chimico/fisico della lega rispetto a quello teorico supposto. Ulteriori problemi nella lavorazione. Luca Bondioni

12 Micrografie I campioni sono stati ricavati dai provini delle prove ritenute valide Luca Bondioni

13 Microstruttura globulare con presenza di porosità dovute al processo di colata: Nessuna orientazione del grano dopo la lavorazione, parziale perdita delle porosità: Luca Bondioni

14 Nessuna particolare differenza tra le prove effettuate con lo stampo ceramico (1 e 2) e le prove effettuate con la matrice metallica (3 e 4) Luca Bondioni

15 Prove di microdurezza Zone dei campioni dove sono state effettuate le prove Luca Bondioni

16 Risultati numerici ottenuti Matrice ad I Direzione Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 Longitudinale 54,8 53,7 69,0 66,9 106,6 Trasversale 53,6 54,3 69,1 67,7 107,4 Direzione Stampo ceramico Valore ottenuto Longitudinale 70,2 Trasversale 70,4 Direzione Valore ottenuto Longitudinale 62,4 Trasversale 62,0 Valori nella norma, crescenti lungo la direzione di estrusione. Dati ottenuti dalle prove effettuate sul campione ottenuto con lo stampo ceramico leggermente inferiori (v raff inferiore). Luca Bondioni

17 Conclusioni Lavorazione con buone potenzialità, necessita ancora di molto studio. Leghe quali la 1070 non sono indicate per questo processo. Leghe come la 6262 e la 7075 sono più indicate per lo sviluppo di questa tecnica. L utilizzo della matrice metallica o dello stampo ceramico non produce variazione nel prodotto finale. La lavorazione può produrre un incremento delle caratteristiche meccaniche. Luca Bondioni

18 Sviluppi Futuri Miglioramento sistema di preriscaldo e movimentazione, al fine di migliorare l efficienza del processo e la finitura superficiale dell estruso. Configurazione orizzontale della pressa, per rendere le condizioni di studio simili a quelle reali. Eventuale collaborazione con un azienda esterna, per effettuare studi su condizioni reali e con attrezzature non da laboratorio. Luca Bondioni