Tesi di laurea

Realizzazione di componenti in schiuma di alluminio

sezioni schiuma alluminio

In questa tesi si presenta un sistema per la realizzazione di componenti in schiuma di alluminio. Il metodo utilizzato è noto come metodo di infiltrazione in sale.

Una schiuma metallica è un materiale costituito da un insieme di celle eterogenee. Tali celle sono composte da una fase gassosa dispersa in una metallica. I principali vantaggi di una schiuma metallica rispetto al metallo pieno sono l’ottimizzazione delle proprietà meccaniche e l’aumento di leggerezza. Le schiume metalliche infatti hanno una bassa densità apparente. Tale proprietà permette di avere un elevato rapporto tra proprietà meccaniche e peso. La presenza di cavità conferiscono proprietà d’isolamento acustico e termico. Le cavità permettono anche di assorbire urti e smorzare le vibrazioni.

pressa schiuma alluminio

Provini in schiuma di alluminio

Sono stati realizzati ed analizzati dei provini in schiuma di alluminio. Il metodo dell’infiltrazione dell’alluminio nel cloruro di sodio inizia con il preriscaldo dello stampo. Lo stampo 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. Quest’ultimo viene subito fatto penetrare dalla discesa del pistone della pressa. Il tempo che intercorre fra la colata di alluminio e l’inizio della pressione sul fuso è di circa sei secondi.

stampo schiuma alluminio

Per 20 secondi il pistone rimane in pressione e l’alluminio solidifica negli interstizi del sale. Si fa poi risalire il pistone e si lascia raffreddare lo stampo. L’eliminazione del sale dalle celle viene banalmente compiuta immergendo il getto in acqua. Il sale nell’alluminio crea una struttura a celle aperte che consente all’acqua 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 fino 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°. 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.

provino schiuma alluminio

Analisi dei provini realizzati

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. 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.

Clicca qui sotto per scaricare la relazione completa del progetto.

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