Realizzazione di componenti in schiuma d'alluminio

Categoria: Tesi di laurea. Scritto da Valerio Rossi Sabato, 25 Dicembre 2010

In questa tesi si presenta uno studio sullo sviluppo di un sistema innovativo per la realizzazione di componenti in schiuma di alluminio, mediante il metodo di infiltrazione in sale.

Una schiuma metallica è un materiale costituito da un insieme di celle eterogenee composte da una fase gassosa dispersa in una metallica. I principali vantaggi di una schiuma metallica rispetto al metallo pieno è l’ottimizzazione delle proprietà meccaniche e allo stesso tempo l’aumento di leggerezza, infatti, le schiume metalliche hanno una bassa densità apparente che permette loro di avere un elevato rapporto “proprietà meccaniche/peso”. La notevole presenza di cavità e la sua disomogeneità gli conferiscono proprietà d’isolamento acustico e termico oltre la possibilità di assorbire urti e smorzare le vibrazioni.

Il metodo dell’infiltrazione dell’alluminio nel cloruro di sodio inizia con il preriscaldo dello stampo di acciaio in cui avverrà la colata, che viene preriscaldato per evitare che l’alluminio a contatto con esso solidifichi prima di infiltrarsi nel sale. Nello stampo viene colato in rapida successione  prima il sale e poi l’alluminio che viene subito fatto penetrare dalla discesa del pistone della pressa (che raggiunge pressioni di circa 3 MPa), il tempo che intercorre fra la colata di alluminio e l’inizio della pressione sul fuso è di circa sei secondi.

Trascorsi 20 secondi in cui il pistone rimane in pressione e l’alluminio solidifica negli interstizi del sale si fa risalire il pistone si lascia raffreddare lo stampo e infine si estrae il getto. L’eliminazione del sale dalle celle viene banalmente compiuta immergendo il getto in acqua, questo è possibile perché con il sale nell’alluminio si crea una struttura a celle aperte che consente all’acqua man mano che scioglie i grani più esterni di raggiungere il cuore del getto. I materiali impiegati nella sperimentazione sono due, la lega di alluminio AlSi7Mg ed il cloruro di sodio (comune sale da cucina).

La pressa utilizzata è di tipo oleodinamico a portale alimentata da un circuito che può raggiungere pressioni attorno ai 160 bar. Il forno utilizzato per portare il sale a temperatura e l’alluminio a fusione è di tipo a muffola della Bicasa che raggiunge temperature massime di 1450 C° ed è stato anche utilizzato un fornetto di preriscaldo dello stampo. Lo stampo necessario per le prove di sperimentazione è stato realizzato in acciaio ed è del tipo non apribile. Sono state usate delle termocoppie di tipo k 0-1100 C°, dei sensori di pressione industriali e dei potenziometri multigiro con un sistema a carrucola per rilevare lo spostamento della pressa.

Durante l’esecuzione delle varie prove si è valutata la buona riuscita o meno delle stesse in base alla penetrazione dell’alluminio nella matrice di sale. Senza il sezionamento dei getti però non si è in grado di determinare né le proprietà fisiche come la densità, ma neanche la buona disposizione delle celle, infatti un getto può benissimo presentare una completa penetrazione dell’alluminio nel sale ma avere delle parti al suo interno piene (non schiumate) o cavità troppo estese in cui il metallo non è filtrato.

Qui per vedere la tesi di laurea di Simone Trupiano.