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La porosità nell'alluminio pressofuso compromette la durata a fatica, l'integrità superficiale per la lavorazione/verniciatura e la resa dimensionale. Per gli ingegneri di produzione e i team di approvvigionamento, la riduzione della porosità si traduce in un minor numero di pezzi scartati, costi di post-lavorazione inferiori e un minor numero di resi in garanzia. Il resto di questo articolo fornisce un flusso di lavoro riproducibile e pronto per la produzione per ridurre la porosità, documentando al contempo i vantaggi misurati da una prova in fabbrica.

Tabella 1 — Metriche meccaniche e di porosità rappresentative (PFT, Shenzhen, cicli di produzione)

(Tutti i valori sono media ± DS; n=10 per condizione. Le procedure di test e misurazione sono riproducibili e archiviate.)

Punti chiave: modifiche coordinate alla sovratemperatura del metallo fuso, alla temperatura dello stampo e al profilo di iniezione hanno prodotto una riduzione della porosità di un ordine di grandezza e guadagni di trazione misurabili nei getti pressofusi della serie A380.

• Lega: serie A380 (utilizzare i dati del lotto certificati).

• Flussaggio pre-colata e manipolazione del metallo fuso in atmosfera controllata per limitare l'assorbimento di idrogeno.

• Registrare la temperatura del metallo fuso con una termocoppia di tipo K al momento della colata (campionare ogni 5 s).

• Registrare la temperatura dello stampo con termocoppie su cavità, canale e anima.

• Utilizzare un profilo di iniezione programmabile con feedback a circuito chiuso (velocità di iniezione e pressione idraulica).

• Assicurarsi che le mappe dei canali di raffreddamento e le condizioni di sfiato dello stampo siano registrate.

• Estrarre n ≥ 10 provini di trazione per condizione; etichettare con ciclo, cavità e timestamp.

• Porosità: applicare il metodo volumetrico di Archimede più l'analisi delle immagini su sezioni lucidate. Fornire script per la sogliatura delle immagini e la frazione di area (archiviare il codice nell'Appendice).

• Segnalare la media ± deviazione standard e includere i log CSV grezzi per la tracciabilità.

• Temperatura del metallo fuso target moderatamente inferiore rispetto alla base (ma al di sopra del liquidus). Razionale: minore solubilità dell'idrogeno disciolto e celle di ritiro più piccole. Monitorare la temperatura del metallo fuso in tempo reale.

• Aumentare leggermente la temperatura dello stampo per favorire la solidificazione direzionale e ridurre i gradienti termici che intrappolano il gas. Utilizzare il controllo della temperatura dello stampo a circuito chiuso e registrare le tendenze.

• Programmare un profilo di iniezione con una fase di accelerazione controllata ed evitare transizioni brusche. Utilizzare la registrazione ad alta velocità per convalidare la fluidità del riempimento.

• Applicare la pressione di mantenimento abbastanza presto per alimentare il ritiro, ma dopo che una quantità sufficiente di metallo liquido ha riempito le sezioni sottili. Tempo basato sulla geometria della macchina e della fusione.

• Utilizzare flussaggio, degasaggio (se applicabile), canali e sfiati ben progettati e assicurarsi che la geometria del canale riduca al minimo l'intrappolamento dell'aria.

• Implementare un grafico di controllo della porosità (campionamento mensile o per turno) e monitorare le variabili di processo chiave con soglie di allarme.

• Una sovratemperatura inferiore riduce il gas disciolto e limita il volume di ritiro.

• L'elevata temperatura dello stampo riduce i punti freddi e favorisce la solidificazione direzionale piuttosto che l'intrappolamento dendritico casuale.

• Il profilo di iniezione controllato riduce l'inglobamento di ossidi e le sacche d'aria.
  Queste spiegazioni a livello di meccanismo corrispondono ai cambiamenti microstrutturali osservati nei micrografici ottici: meno pori interdendritici e reti eutettiche più fini.

• I dati documentati sono per la lega della serie A380 in uno stampo a due cavità su una macchina a camera fredda da 1000 kN; altre leghe, stampi più grandi o apparecchiature a camera calda potrebbero richiedere la ri-taratura.

• Per caratteristiche interne complesse, si consiglia la TC a raggi X per quantificare le distribuzioni di porosità 3D oltre le sezioni trasversali superficiali.

• Registrare il lotto di lega certificato e archiviare il certificato.

• Installare/verificare le termocoppie nei punti di fusione e stampo.

• Programmare il profilo di iniezione con controllo a circuito chiuso e abilitare la registrazione dei dati.

• Implementare il protocollo settimanale di flussaggio/degasaggio e l'ispezione del canale/sfiato.

• Adottare un grafico SPC per la frazione di porosità; impostare i limiti di azione.

• Archiviare i log grezzi e gli ID dei campioni per la tracciabilità.

Q1: Cosa causa la porosità nella pressofusione di alluminio?
A1: La porosità deriva tipicamente dai gas disciolti (idrogeno) e dal ritiro durante la solidificazione; turbolenza, punti freddi e colata/sfiato scadenti aumentano l'intrappolamento.

Q2: Quali variabili di processo influenzano maggiormente la porosità?
A2: La temperatura del metallo fuso e il profilo di iniezione sono i principali contributori; la temperatura dello stampo e la pressione di mantenimento hanno effetti significativi ma minori.

Q3: Quanta riduzione della porosità ci si può aspettare dalla messa a punto del processo?
A3: Nelle prove documentate PFT, Shenzhen sulla lega A380, la messa a punto coordinata ha ridotto la porosità volumetrica da ~1,8% a ~0,2% con una migliore resistenza alla trazione.

Q4: Quando deve essere utilizzata la TC a raggi X?
A4: Utilizzare la TC a raggi X per componenti con cavità interne o dove la distribuzione dei pori 3D influisce sulla funzione; l'analisi delle immagini sezioni trasversali potrebbe perdere i pori interni.