7 UNIVERSITA' DI BRESCIA Effetto del trattamento ad ultrasuoni...
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XXXI Congresso di Fonderia - A. Pola, L. Montesano, M. Gelfi, G. Gottardi, G.M. La Vecchia ● ● ● Introduzione ●● ●● ●● ●● Procedura sperimentale ●●● ●●● ●●● ●●● Risultati ●●●● ●●●● ●●●● ●●●● Conclusioni 1/20 Effetto del trattamento ad ultrasuoni sulla resistenza ad usura e a corrosione di leghe d’alluminio da fonderia A. Pola, L. Montesano, M. Gelfi, G. Gottardi, G.M. La Vecchia Università degli Studi di Brescia [email protected]
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XXXI Congresso di Fonderia - A. Pola, L. Montesano, M. Gelfi, G. Gottardi, G.M. La Vecchia
●●●● Introduzione ●●●●●●●● Procedura sperimentale ●●●●●●●●●●●● Risultati ●●●●●●●●●●●●●●●● Conclusioni 1/20
Effetto del trattamento ad ultrasuoni
sulla resistenza ad usura
e a corrosione
di leghe d’alluminio da fonderia
A. Pola, L. Montesano, M. Gelfi, G. Gottardi, G.M. La Vecchia
Università degli Studi di Brescia
XXXI Congresso di Fonderia - A. Pola, L. Montesano, M. Gelfi, G. Gottardi, G.M. La Vecchia
●●●● Introduzione ●●●●●●●● Procedura sperimentale ●●●●●●●●●●●● Risultati ●●●●●●●●●●●●●●●● Conclusioni 2/20
UST attua degasaggio ed affinamento della lega in un unico step
= no nucleanti => riduzione dei costi di produzione e
semplificazione del processo produttivo.
Il vigoroso mescolamento del metallo liquido determina, inoltre,
un’omogeneizzazione del bagno.
Obiettivo: valutare l’effetto del trattamento ad ultrasuoni sulla
resistenza a usura e a corrosione di leghe di Al da fonderia.
INTRODUZIONE
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PROCEDURA SPERIMENTALE
Necessaria la progettazione di un sistema US adeguato.
Il materiale e la geometria della punta, la frequenza ecc..
influiscono sull’efficacia del trattamento.
La simulazione numerica rappresenta un valido aiuto nella
progettazione.
Diversi test condotti con Comsol Multiphysics hanno permesso di
individuare i parametri di processo ottimali.
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Si sono considerate 2 famiglie di leghe: AlSi e AlCuSn.
Le leghe sono state trattate ad US per alcuni secondi e poi colate
in stampi da laboratorio.
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Sui campioni prodotti sono state condotte prove di corrosione
potenziostatica e prove di usura di tipo pin on disk.
Si sono confrontati i risultati ottenuti testando le leghe trattate
(UST) con quelli delle �leghe leghe non trattate (NUST).
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Obiettivo finale è giungere ad ottimizzare il processo di
trattamento US così da poterlo implementare in un’isola di colata,
esempio:
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RISULTATI E DISCUSSIONE
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NUST
UST
TiB
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Microstruttura AlSi
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AlSi5 - Maximum Fe intermetallics size
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
No UST UST
Siz
e [
mic
ron
]
average = 114
σ = 25.7
average = 68.5
σ = 14.2
Lega AlSi5 - Mean size of eutectic Si
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
No UST UST
Siz
e [
mic
ron
]
average = 30
σ = 13.1
average= 12.7
σ = 5.0
10 µm
eutettico Si
intermetallico
AlFeSi
10 µm
eutettico Si
intermetallico
AlFeSi
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NUST UST
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The mechanical properties at room temperature of the three alloys are reportedMechanical properties comparison
0
20
40
60
80
100
120
140
160
HV σMAX[MPa] σP02[MPa]
Valu
e
NUST
UST
TiB
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Current density comparison
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
NUST UST TiB
I 0 [
μA
/cm
2]
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Microstruttura AlCuSn
NUST UST
300 µm300 µm300 µm 300 µm300 µm300 µm
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Passaggio da struttura dendritica a pseudo-globulare.
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Resistenza ad usura
UST raggiunge le condizioni di regime più rapidamente.
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La morfologia del danneggiamento è la medesima.
Tribossidazione e usura abrasiva.
NUST UST
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Tracce del profilo d’usura:
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La massima altezza del profilo, l’area della traccia e la larghezza
sono tutti inferiori nel caso di lega UST.
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Infine è stato calcolato il tasso d’usura:
• V worn volume (m3),
• F applied load (N)
• s sliding distance (m)
Il tasso d’usura è pari a 4.17x10-14 [m3/Nm]±1.4x10-14 per la lega
NUST e 2.90x10-14 [m3/Nm]±1.9x10-15 per l’UST => 32% inferiore.
K =V
F ⋅s
m3
N ⋅m
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CONCLUSIONI
E’ stato ottimizzato il sistema per il trattamento ad ultrasuoni di
leghe da fonderia allo stato liquido.
Le prove sulle leghe della famiglia AlSi han mostrato migliori
proprietà meccaniche, migliore resistenza alla corrosione ed
affinamento + modifica.
I test condotti su leghe AlSn hanno inoltre evidenziato un miglior
comportamento ad usura.
Prove preliminari su leghe base Cu e base Zn hanno manifestato
analoga tendenza.
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GRAZIE
per l’attenzione!
