Valutazione della resistenza alla criccabilità a caldo di leghe di alluminio da deformazione plastica: analisi termodinamica e validazione sperimentale ​

Le cricche a caldo, o di solidificazione (“hot tears”), costituiscono uno dei più frequenti difetti riscontrati nei materiali grezzi di colata ed uno dei maggiori limiti alla produttività dei processi. Si tratta di fenomeni legati essenzialmente alla formazione di cricche macroscopiche all’interno del materiale, che nucleano e crescono con carattere interdendritico e intergranulare ad una temperatura al di sopra della curva di solidus della lega. Le cricche a caldo vengono osservate nei getti, nei lingotti da colata continua e nelle saldature; il fenomeno si manifesta sia nelle leghe ferrose sia nelle leghe non-ferrose. La nascita di una cricca a caldo è imputabile principalmente a due fenomeni che agiscono contemporaneamente in seno alla lega durante i processi di solidificazione. Da una parte la contrazione della lega metallica in corrispondenza del cambiamento di stato liquido-solido; tale contrazione, dovuta al ritiro di solidificazione, crea uno stato di tensioni interne (dette appunto tensioni di ritiro) tanto maggiori quanto più complessa è la geometria dello stampo. A questo va aggiunto il fatto che il getto, durante la solidificazione, è soggetto a velocità di raffreddamento differenti nelle varie zone, anche questo in funzione delle caratteristiche del getto stesso. Inoltre, vi è la tendenza degli elementi di lega e delle impurità a segregare, producendo così arricchimenti sia a livello microscopico che macroscopico. In questo progetto di tesi sarà studiata numericamente, tramite software di simulazione termodinamica, e sperimentalmente la suscettibilità di alcune leghe di alluminio della serie 6xxx a criccare a caldo in funzione del tenore di impurezze ed elementi alliganti presenti (Mg, Si, Fe, Mn). L’analisi termodinamica permetterà, preliminarmente, di avere delle indicazioni sul tenore critico di impurezze in lega tale da indurre una maggior suscettibilità alla criccatura a caldo. Tali risultati saranno, infine, riprodotti sperimentalmente su scala di laboratorio. Questo progetto di tesi dovrebbe permettere ai candidati di acquisire conoscenze e competenze approfondite sull’utilizzo di tecniche e attrezzature impiegate diffusamente nella fonderia delle leghe leggere, anche per la realizzazione di componenti industriali complessi. I risultati di questo progetto dovrebbero permettere di approfondire le fasi di selezione e scelta di una opportuna lega da impiegarsi in ambito industriale.