In questo articolo puoi scoprire come l’indagine tomografica è la migliore alleata per la ricerca dei difetti nelle fusioni in alluminio.

Cenni storici sulla scoperta dell’alluminio. [Se non ti interessano puoi passare direttamente ai difetti dell’alluminio: è lì che entro nel vivo del discorso.]

L’Alluminio è un elemento presente sulla tavola periodica: è rappresentato dal simbolo Al ed è ha numero atomico 13.
È un metallo particolarmente duttile e presenta una colorazione argentata. Si estrae principalmente dai minerali di bauxite e viene scelto nelle lavorazioni per la sua particolare morbidezza, leggerezza e resistenza all’ossidazione: questo grazie alla formazione di un sottilissimo e quasi impercettibile strato di ossido che impedisce all’ossigeno di corrodere il metallo sottostante.
Fin dall’antichità, un parente dell’alluminio veniva utilizzato da Greci e Romani nella costruzione di statue, armi ed armature.
Parliamo dell’allume, un sale prodotto dalla lavorazione dell’alunite, un solfato d’alluminio presente in natura.
Oltre che per la costruzione di statue ed armamenti, l’allume era anche indispensabile per il fissaggio dei colori sui tessuti, per le stampe su pergamena, per la concia delle pelli, per la produzione di vetro e come emostatico.
Come puoi vedere anche in passato alluminio e derivati rappresentavano degli alleati importanti per l’uomo.

Il primo a scoprire il metallo per come lo conosciamo ora fu l’inglese Sir. Humphry Davy.
Il chimico, tuttavia, non riuscendo ad isolare il metallo presente nell’allume, decise di conferirgli il nome alumium, in seguito modificato in aluminium (e quindi alluminio).
Fu poi il fisico e chimico danese Hans Christian Ørsted ad isolare il metallo in forma pura, mentre l’isolamento in forma massiva dell’alluminio viene accreditato a Friedrich Wöhler, chimico tedesco che nel 1825 perfezionò il metodo Ørsted.

 

Difettologie delle fusioni in alluminio. [Se ti occupi di assicurazione qualità seguimi, perché da qui si entra nel vivo del discorso].

Se sei il Responsabile Qualità di una ditta che produce componentistica automotive in alluminio, saprai sicuramente che i principali difetti della fusione dell’alluminio possono essere divisi in tre grandi categorie:

  • inclusioni;
  • cricche;
  • porosità.

Nel corso di questo articolo le andremo ad analizzare una per una, scoprendo quali sono i migliori controlli non distruttivi per individuare i difetti e prevenire costosi fermi linea o inutile produzione di materiale non conforme.

1) Inclusioni
All’interno del getto di alluminio, le inclusioni possono essere divise in altre tre categorie:

  • ossidi;
  • ossidi complessi;
  • inclusioni di altro tipo.

Le impurità più comuni all’interno dei getti di alluminio sono in genere composte da ossido di alluminio (Al2O3), che forma una pellicola sul bagno di metallo.
In questo caso, la velocità di solidificazione è molto importante in quanto, più aumenta il tempo necessario per far diventare la colata solida, maggiori saranno le dimensioni delle inclusioni di ossido e maggiore sarà l’irregolarità della loro distribuzione all’interno del pezzo finito.

Nel caso degli ossidi complessi, invece, le inclusioni possono essere composte principalmente dal solfato di magnesio (MgAlsO4), il cui magnesio reagisce con l’ossigeno presente nell’alluminio.

Infine, un ultimo tipo di inclusioni può derivare dal sovradosaggio degli additivi utilizzati per il controllo della dimensione del grano metallico.

2) Cricche (e ritiri)
Un altro difetto molto comune che puoi riscontrare nella fusione dell’alluminio e dal suo utilizzo in produzione, sono le cricche.
Con il termine cricche si intende una crepa, o frattura, all’interno del materiale.
Le cricche si possono creare nella fase di solidificazione del metallo, in quanto è proprio in questo momento che il getto si presenta meno resistente alle tensioni indotte dalla forma circostante.

Queste fratture nascono in seguito al naturale ritiro del metallo nella sua solidificazione: maggiore sarà il tempo necessario alla solidificazione del metallo, maggiore sarà il ritiro e le cricche create, e di conseguenza gli interventi da effettuare per risolvere al problema.

3) Porosità
Ultime, ma non per importanza, sono sicuramente le porosità, che si formano a causa dell’idrogeno che entra in soluzione nel metallo liquido tramite reazione con il vapore acqueo.
La presenza del gas crea bolle all’interno del getto, che quando si solidifica avrà assenze di materiale.

Perché si forma l’idrogeno all’interno del getto di alluminio?

  • Atmosfera della fornace –> creata da una combustione incompleta dell’olio o del gas con i quali si alimentano i forni;
  • elementi di colata –> spesso presentano ossidi prodotti dalla presenza di corrosione, sabbia e lubrificanti;
  • contatto con componenti esterni –> ad esempio gli utensili di fonderia;
  • reazioni metallo-forma –> causate da un’umidità troppo elevata o da una velocità di colata troppo alta.

La solubilità del gas all’interno dell’alluminio liquido è più alta che nel materiale solido, ciò comporta un maggiore arricchimento di idrogeno proprio nelle zone che si solidificheranno per ultime.
Ecco perché, anche con una colata che inizialmente presenta un tasso di idrogeno accettabile, ben al di sotto del limite di solubilità, il prodotto solidificato e finito potrebbe presentare un tasso ben superiore al limite, risultando così non conforme.
Le porosità diminuiscono quindi le caratteristiche meccaniche dei componenti Automotive.

Le difettologie presenti nelle fusioni di alluminio possono diventare un grande problema, soprattutto per chi come te deve:

  • garantire la qualità della produzione,
  • evitare costosi fermi linea,
  • ridurre al minimo gli scarti.

Come ti ho promesso all’inizio però una soluzione c’è e deriva dallo sviluppo di una specifica tecnica di controllo non distruttivo: la Tomografia Computerizzata.

Scopri i difetti delle fusioni di alluminio con l’indagine tomografica.

Una delle analisi più efficaci per rilevare i difetti della fusione in alluminio è sicuramente la Tomografia Industriale Computerizzata.
A differenza della Radiografia, la Tomografia Industriale permette una visualizzazione 3D dell’interno e dell’esterno della totalità del campione, grazie alla produzione in sequenza di scansioni bidimensionali, che vengono poi elaborate per restituire una nuvola di punti.

Ma lascia che mi spieghi.
La nuvola di punti è un insieme di punti caratterizzati da coordinate precise e da eventuali valori di intensità ad essi collegati, che costituiscono un’immagine generica dell’analisi.

Grazie ad un software d’analisi e di gestione dell’immagine digitale, la nuvola di punti ottenuta dall’esame tomografico viene elaborata, consentendo così la visualizzazione completa e precisa del campione analizzato.

La Tomografia Industriale Computerizzata, grazie alla visualizzazione tridimensionale prodotta, consente quindi la rilevazione di tutti i difetti presenti nel getto di alluminio una volta solidificato, siano essi inclusioni, ritiri, fratture a caldo, cricche o porosità.
Grazie alla Computed Tomography (CT) è possibile misurare con accuratezza micrometrica sia geometrie interne che esterne, siano esse semplici o particolarmente complesse, senza necessità di effettuare tagli o sezioni, e senza bisogno di distruggere il campione in analisi.
Inoltre, è possibile effettuare analisi tomografiche anche su campioni fino a 500 kg di peso, con un diametro fino a 700×1200 mm, particolarmente utile per campioni di grandi dimensioni.

La tecnica tomografica ha sicuramente delle grandi potenzialità e, ad oggi, ha già diverse applicazioni nell’ambito dei Controlli non Distruttivi sulle produzioni automotive.

Se anche tu vuoi accedere ai servizi d’indagine tomografica e scoprire l’esatta posizione, la forma e la dimensione dei difetti presenti nelle fusioni di alluminio di tua produzione, telefona allo 011 9370516 o scrivi a Contatti: riceverai i risultati della tomografia in 24 ore sulla tua scrivania, o è gratis.