ITTO990701A1 - Procedimento per la prossofusione di una lega d'alluminio. - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industrial«e dal titolo:
"Procedimento per la pressofusione di una léga d'alluminio".
SFONDO DELL'INVENZIONE
1. Campo dell'invenzione
La presente invenzione riguarda un procedimento per: la pressofusione.'di runa .lega .d'alluminio che consente la. .produzione di una fusione saldabile.
2.. Descrizione della tecnica relativa
La colata di.una lega d'alluminio fusa in uno.stampo in aria .atmosferica. semplicemente per. .gravità .è denominata "procedimento di pressofusione per gravità o semplicemente . "procedimento di pressofusione Tale "procedimento-di colata è stato efficacemente adoperato per produrre fusioni di alluminio legato per l'impiego come parti della scocca di un veicolo a due ruote o di peso leggero, o parti di un motore.
Tuttavia, la pressofusione per gravità presenta inconvenienti, come nel procedimento di colata in forma di sabbia, tali che il suo lungo ciclo di colata limita la produttività, le fusioni prodotte hanno scarsa precisione dimensionale, ed è richiesto un -termotrattamento successivo per migliorare la resistenza delle fusioni.
Nel tentativo di risolvere questi inconvenienti, è diventato necessario considerare l'adozione di un procedimento di pressofusione che consegue migliorata precisione dimensionale ed ha un ciclo di colata estremamente breve. Il principio del procedimento di pressofusione risiede nell'iniettare sotto pressione metallo fuso in una cavità di uno stampo ad alta velocità e pressione. Nel procedimento di pressofusione, poiché il metallo fuso viene iniettato ad alta velocità, viene intrappolata aria nel metallo fuso e restano bolle nella fusione, con la conseguenza che le bolle producono vescicature sulla superficie della fusione col riscaldamento di quest'ultima. D'altro canto, il
procedimento di pressofusione è vantaggioso per il fatto che poiché il metallo fuso viene iniettato ad alta pressione, il prodotto pressofuso ottenuto mediante il procedimento ha una struttura densa ed una superficie di fusione piatta, il che induce un'aumentata resistenza del prodotto ed elimina quindi la necessità di sottoporre il prodotto ad un termotrattamento successivo.
Per la fabbricazione di una struttura tridimensionale come la scocca di un veicolo a due ruote, diventa necessario unire insieme per saldatura le fusioni. Dna fusione ottenuta col suddetto procedimento di pressofusione per gravità è saldabile ma non lo è una fusione ottenuta col procedimento di pressofusione.
Sono stati proposti vari procedimenti perfezionati di pressofusione per la fabbricazione di prodotti pressofusi saldabili. Un esempio è la pubblicazione di brevetto giapponese No. HEI-4-172166 intitolata "METHOD OF MANUFACTURING ALUMINIUM CAST PARTS POR BRAZING". In accordo con questo procedimento , com'è mostrato nelle figure dei disegni della pubblicazione, la portata del metallo fuso in corrispondenza dell'attacco di colata (velocità dell'attacco di colata) viene variata gradualmente tra una bassa portata variabile da 0,3 m/secondo a 0,6 m/secondo per la prima metà della lavorazione e un'alta portata variabile da 10 m/secondo a 30 m/secondo per la successiva metà della lavorazione.-Tuttavia, in un'associata macchina per pressofusione, sono richiesti un costoso meccanismo di controllo ed una tecnica di controllo altamente avanzata per variare la velocità di movimento del pistone durante il suo movimento in avanti. Inoltre, la macchina per pressofusione deve avere aumentata rigidità così che essa può sopportare la grande forza di accelerazione o decelerazione generata dovuta alla variazione nella velocità ‘di movimento del pistone7,era inoltre nota una macchina per pressofusione avente due cilindri che possono venire selettivamente utilizzati per ottenere la variazione nella velocità di movimento del pistone. Sebbene tale macchina per pressofusione faciliti in certa misura il controllo della velocità di movimento del pistone, essa diventa grande in dimensione.
COMPENDIO DELL'INVENZIONE
Uno scopo della presenta invenzione è pertanto quello di ottenere un procedimento per la pressofusione di una lega'd'alluminio che consente la fabbricazione di un prodotto pressofuso saldabile senza richiedere costose varianti ad una macchina per pressofusione esistente ed una tecnica di controllo altamente avanzata.
Per ottenere il suddetto scopo, in accordo con la presente invenzione, viene ottenuto un procedimento per la pressofusione di una lega d'alluminio conprendente le operazioni di realizzare una macchina per pressofusione avente un attacco di colata per consentire il passaggio della lega d'alluminio fusa, impostare la portata della lega d'alluminio fusa in corrispondenza dell'attacco di colata in modo da essere nell'intervallo di 5 m/secondo fino a 15 m/secondo, ed iniettare a pressione la lega d'alluminio fusa nella cavità di uno stampo.
Con questa disposizione, diventa possibile ottenere una fusione saldatile-senza l'intrappolamento d'aria. Ad esempio, una lega d'alluminio per una parte di un veicolo, che è formata di un prodotto pressofuso fabbricato col procedimento di pressofusione della presente invenzione, è saldatile ed e inoltre densa in struttura. Di conseguenza, le parti di veicoli formate dei prodotti pressofusi vengono fabbricate su vasta scala a basso costo.
Come verrà dettagliatamente descritto facendo riferimento alla figura 2, la quantità di gas intrappolata in una fusione aumenta gradualmente con l'aumento della portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata. Essa aumenta significativamente in particolare quando la portata supera i 15 m/secondo. Inoltre, come verrà descritto dettagliatamente facendo riferimento alla figura 3, la resistenza allo snervamento della fusione viene massimizzata quando la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata è nell'intervallo di 7 m/secondo fino a 9 m/secondo. La ' resistenza allo snervamento diventa piccola quando la portata viene ridotta a 5 m/aecondo, sebbene la quantità di gas intrappolato nella fusione sia piccola a tale portata, 5 m/aecondo. Ciò si verifica presumibilmente per il fatto che il metallo fuso si raffredda e perde parte della sua fluidità durante il riempimento della cavità dello stampo ad una portata inferiore a 5 m/secondo, causando quindi l incompleto riempimento. In altre parole, ad una portata inferiore a 5 m/aecondo, la pressofusione non può pienamente attuare il suo lavoro di riempimento del metallo fuso ad alta velocità e pressione. Nella pressofusione ' di una lega d'alluminio, è quindi necessario mantenere la portata in corrispondenza dell'attacco di colata in un intervallo di 5 m/secondo fino a 15 m/secondo.
I tecnici del ramo apprezzeranno facilmente il fatto che la forma e la dimensione di una fusione influenzano la pressofusione. Ad esempio, il tempo richiesto per riempire una cavità di stampo diventa superiore con l'aumento nella dimensione di una fusione. Durante la produzione di una fusione di grande dimensione, può ricorrere l'inconveniente che una p^rte inizialmente iniettata di metallo fuso sia solidificata prima che la cavità sia completamente riempita, od una porzione avente spessore sottile sia solidificata in un tempo estremamente breve in confronto ad altre porzioni della fusione.
Sebbene la portata del metallo fuso secondo l'invenzione in corrispondenza dell'attacco di colata venga determinata senza riguardo per la forma e la -dimensione della fusione, è più pratico se la forma e la dimensione della fusione vengono prese in considerazione.
A questo scopo, utilizzando l'equazione di Bennett che sì basa sulla supposizione che il riempimento debba essere completato entro un tempo corrispondente al 70 % del tempo richiesto per la solidificazione completa del metallo fuso, i presenti inventori hanno deciso di stabilire un'equazione semplificata per determinare l'area in sezione dell'attacco di colata con la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco dì colata, il calore specifico del metallo fuso, la temperatura del metallo fuso, lo spessore della fusione, e via dicendo presi in considerazione.
La seguente equazione (1) è ottenuta moltiplicando l'equazione di F.C. Bennett per un fattore di modificazione a. Viene ottenuto un rapporto t = 0,808T2 sostituendo valori numerici nelle variabili dell'equazione, ad esempio, 0,23 e 650, rispettivamente.
in "c" e "Tm".
La densità (2,35 g/cm<3>) del metallo fuso diventa inferiore alla densità (2,7 g/cm<3>) del metallo nello stato solido a temperatura ambiente per via dell'espansione t i d l t ll
La seguente equazione (2) (W « γ-100νn-t-S) è ottenuta per una fusione avente un certo peso W che è prodotta riempiendo una cavità col metallo fuso attraverso un attacco di colata avente area in sezione S alla portata vi o v2 del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata per il tempo di riempimento t. Il numero 100 sul lato destro dell'equazione è un valore per convertire 1'unità "m" (metro) nell'unità "cm”
Dalla precedente equazione (2), l'area in sezione S è data dalla seguente equazione (3). In aggiunta, l'equazione (4) presentata nel seguito viene ottenuta sostituendo valori numerici nelle variabili dell'equazione (3), ad esempio, rispettivamente, 2,7, 5, e 15 in γ, vi e v2.
E' quindi preferito che la presente invenzione includa inoltre l'operazione di impostare l'area in sezione S (cm<2>) dell'attacco di colata in modo da essere nell'intervallo ottenuto attraverso la suddetta equazione (4), dove W (g) è il peso della fusione e T (cm) è lo spessore tipico della fusione.
L'equazione semplificata (4) è impostata per determinare l'area in sezione dell'attacco di colata con la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata, il calore specifico del metallo fuso, la temperatura del metallo fuso, lo spessore della fusione, e così via presi in considerazione. Nell'equazione (4), il termine sul lato sinistro è l'area in sezione dell'attacco di colata ottenuta quando la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata è 5 m/sec., mentre il termine sul lato destro è l'area in sezione dell'attacco di colata ottenuta quando la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata è 15 m/sec.. In virtù dell'equazione (4), l'area in sezione dell'attacco di colata può venire semplicemente determinata senza un calcolo complicato, rendendo in tal modo possibile ridurre il numero di operazioni di progettazione per l'installazione della macchina e di operazioni di regolazione durante il ciclo di prova.
Preferibilmente, il procedimento eecondo la presente invenzione include inoltre l'operazione di rivestire lo stampo con agente per facilitare di distacco dallo stampo che contiene un componente inorganico e grafite come componenti principali ed un componente volatile inferiore al 30 % in peso come componente secondario ma non contiene umidità.
L'impiego di un agente per facilitare il distacco dallo stampo è efficace per distaccare agevolmente una fusione dallo stampo. E' richiesto che l'agente per facilitare il distacco dallo stampo contenga un componente volatile come un olio sintetico ad alto contenuto polimerico. Il componente volatile fa sì che l'agente per facilitare il distacco dallo stampo, che ha alta adesività, rimanga appiccicato sullo stampo. Tuttavia, il componente volatile viene termicamente decomposto producendo idrogeno gassoso. Quando il contenuto di componente volatile è superiore al 30 % in peso, viene prodotta una grande quantità di gas che esercita un influenza negativa sulla saldahilità della fusione. Quando è inferiore al 15 % in peso, l'adesività dell'agente per facilitare il distacco dallo stampo è insufficiente. Conseguentemente, nel procedimento per la pressofusione di una ' lega di alluminio secondo l'invenzione, il contenuto del componente volatile, che volatilizza ad una temperatura di 700 o più °C, deve rientrare nell'intervallo del 30 o meno % in peso, preferibilmente in un intervallo del 15 fino al 30 % in peso .
Il procedimento di pressofusione secondo la presente invenzione può includere inoltre l'operazione di disporre l'attacco di colata in modo da essere posizionato in corrispondenza di quella porzione della fusione che viene utilizzata per la connessione mediante saldatura ad altre parti strutturali. Un difetto di fusione viene indotto in minor misura in corrispondenza della porzione -dell'attacco di colata della fusione, rispetto ad altre porzioni della fusione. Conseguentemente, viene ottenuta una struttura saldata desiderabile con meno difetti di saldatura mediante saldatura ad altre parti strutturali in corrispondenza della porzione dell'attacco di colata della fusione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La forma di realizzazione preferita della presente invenzione verrà descritta dettagliatamente nel seguito, semplicemente a titolo di esempio, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:
la figura 1 è una vista schematica che mostra un accessorio di pressofusione che incorpora il principio della presente invenzione;
la figura 2 è un grafico che mostra il rapporto tra la portata del metallo fuso passante attraverso un attacco di colata e la quantità di gas intrappolato nel materiale;
la figura 3 è un grafico che mostra il rapporto tra la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata e la resistenza allo snervamento della fusione; la figura 4 è un grafico che mostra il rapporto tra la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata e la resistenza alla trazione della fusione;
la figura 5 è un grafico che mostra il rapporto tra -un componente a base di silicio e la brillantezza incolore della fusione;
la figura 6 è un grafico che mostra il rapporto tra un componente di Mn e la fluidità del metallo fuso;
la figura 7 è un grafico che mostra il rapporto tra un componente di Mg e sia la resistenza allo snervamento sia la resistenza alla trazione della fusione;
la figura 8 è un grafico che mostra il rapporto tra un componente di Mg e sia il valore di resilienza sia il valore di sensibilità alla criccatura della fusione;
la figura 9 è un grafico che mostra il rapporto tra l'agente per facilitare il distacco dallo stampo e la quantità di gas;
la figura 10A e una vista in prospettiva esplosa che mostra un veicolo a due ruote che utilizza fusioni in lega di alluminio prodotte in accordo con la presente! invenzione; e
la figura 10B è una vista in prospettiva che mostra il veicolo a due ruote della figura 10A assemblato.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA FORMA DI REALIZZAZIONE PREFERITA
La seguente descrizione è di natura semplicemente esemplificativa e non è in alcun modo destinata a
limitare l'invenzione nella sua applicazione o nei suoi
impieghi.
Riferendosi alla figura 1, generalmente indicato dal -numero di riferimento 10 è mostrato un accessorio
d'impianto di pressofusione che incorpora i principi
della presente invenzione. L'accessorio d'impianto di pressofusione 10 comprende uno stampo 14 sostenuto da una
tavola fissa o stazionaria 12 ed una tavola mobile 13
ergentisi da' una base 11, un'apparecchiatura di
depressione 16 per evacuare una cavità 15 nello stampo
14, un manicotto 18 disposto in modo da fronteggiare un
attacco di colata 17 della cavità 15, una siviera 19 per
versare il metallo fuso nel manicotto 18, uno stantuffo
21 per spingere il metallo fuso, un forno di detenzione
22 per immagazzinare il metallo fuso mantenendo nel
contempo la sua temperatura, una parete divisoria 23 per
dividere il forno di detenzione 22 in due camere, un
dispositivo degassatore 24 inserito nella camera opposto
alla siviera 19 rispetto alla parete divisoria 23, ed un
contenitore di gas 25 per alimentare un gas di
introduzione come argon gassoso nel dispositivo degassatore 24. Il numero di riferimento 27 indica un ugello di iniezione dell'agente per favorire il distacco dallo stampo; 28 è un cilindro di pressione di una porzione locale; e 29 è un canale di colata.
Dei suddetti componenti dell'accessorio d'impianto di pressofusione, il manicotto 18 e la siviera 19 sono -costituiti ciascuno di un materiale ceramico avente termoconduttività molto inferiore rispetto a quella del ferro. Nel procedimento di pressofusione della presente invenzione, la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco dì colata {velocità dell'attacco di colata) è inferiore rispetto a quella nell'esistente procedimento di pressofusione, con la conseguenza che la temperatura del metallo fuso è soggetta a riduzione. Allò scopo di minimizzare tale riduzione della temperatura del metallo fuso, il manicotto ceramico e la siviera ceramica vengono adottati nel procedimento di pressofusione della presente invenzione.
Il funzionamento dell'accessorio d'impianto di pressofusione precedentemente descritto verrà ora descritto facendo riferimento alla figura 1.
1. Preparazione del metallo fuso
Un metallo fuso 30 a base di alluminio legato viene posto nel forno di detenzione 22 e viene sottoposto ad un trattamento preliminare come la degassazione.
2. Serraggio dello stampo
Lo stampo 14 viene serrato movendo la tavola mobile 13 più vicina alla tavola stazionaria 12.
3. Dispersione dell'agente per facilitare il distacco dallo stampo
Lo stantuffo 21 viene anteriormente spostato per bloccare il canale di colata,29 realizzato;nel manicotto, 18. Poi, la cavità 15 viene evacuata per mezzo dell'apparecchiatura di depressione 16. Simultaneamente, l'agente per facilitare il distacco dallo stampo viene iniettato dall'ugello di iniezione dell'agente per facilitare il rilascio dallo stampo 27.
Poiché l'interno della cavità 15 si trova sotto pressione negativa, l'agente per facilitare il distacco dallo stampo viene disperso nella cavità 15 e viene fatto aderire sulla superficie della cavità 15.
4. Versamento del metallo fuso
Lo stantuffo 21 viene posteriormente spostato per aprire il canale di colata 29. Poi, il metallo fuso addotto dal forno di detenzione 22 viene versato nel canale di.colata 29 per mezzo della siviera 19.
5 . Iniezione
Lo stantuffo 21 viene spostato .anteriormente per bloccare il canale' di colata 29. Poi, l'interno della cavità 15 viene evacuato nuovamente per mezzo dell'apparecchiatura di depressione 16. Successivamente, 10 stantuffo 21 viene anteriormente spostato ad alta velocità per iniettare il metallo fuso nella cavità 15. 6. Estrazione della fusione
Dopo il completamento della solidificazione, lo stampo 14 viene aperto e la fusione viene estratta dallo stampo 14. <.>
Il dispositivo degassatore 24 è predisposto per soffiare argon gassoso nel metallo fugo 30 per scaricare 11 gas sciolto dal metallo fuso 30.
La parete divisoria 23 costituisce una barriera per impedire alle impurezze, che vengono fatte galleggiare sulla superficie del metallo fuso soffiando l'argon gassoso, di permeare sul lato della siviera 19.
Il cilindro di pressione della porzione locale 28 è predisposto per comprimere direttamente il metallo fuso non solidificato introdotto nella cavità 15, aumentando in tal modo la pressione di riempimento.
Il funzionamento di questi componenti 24, 23 e 28 può venire condotto come si desidera.
IMPLEMENTAZIONE
Nel seguito, la presente invenzione verrà più pienamente descritta sfruttando i seguenti esempi sperimentali, pur non essendo ad essi limitata:
Esempio sperimentale 1
Condizioni sperimentali:
Composizione del campione: alluminio legato di qualità per pressofusione (ADC) 6 in accordo col JIS H 5302 (si veda la seguente tabella 1)
macchina di fusione; ordinaria macchina per pressofusione portata all'attacco di colata: 5 m/sec. fino a 65 m/sec. sezione trasversale dell'attacco di colata: 9,75 cm2.
La figura 2 è un grafico che mostra la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata e la quantità di gas intrappolato nel materiale. Più specificatamente, la figura 2 mostra il risultato dell'esame, nel suddetto esperimento, della quantità di gas intrappolato nel materiale o nella fusione a seconda della variazione nella portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata. Nella figura, l'ascissa indica la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata, mentre l'ordinata indica la quantità di gas per 100 g di alluminio.
Come si evince dalla figura 2, quando la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata supera i 15 m/sec. , la quantità di gas viene significativamente aumentata.
La figura 3 è un grafico che mostra il rapporto tra la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata e la resistenza allo snervamento della fusione, mentre la figura 4 è un grafico che mostra il rapporto trai la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata e la resistenza alla trazione della fusione.
Com' è descritto facendo riferimento alla figura 2, quando la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata supera 15 m/sec., la quantità di gas aumenta significativamente. Il gas così intrappolato rimane sotto forma di bolle nella fusione, con la conseguenza che, com' è mostrato nelle figure 3 e 4, quando la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata supera i 15 m/sec., sia la resistenza allo snervamento che la resistenza alla trazione diminuiscono significativamente.
Dalla precedente descrizione, è evidente che nella pressofusione di una lega d'alluminio, 1'intrappolamento di gas nel metallo fuso può venire significativamente migliorato specificando la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata ad un valore di 15 o meno m/sec. In questo modo, nel procedimento di pressofusione della lega di alluminio secondo la presente invenzione, poiché l'intrappolamento di gas nel metallo fuso viene significativamente soppresso, il prodotto pressofuso ottenuto secondo il procedimento presenta una superficie a grana più fine ed ha meno bolle in confronto ad un tradizionale prodotto pressofuso. Pertanto, il prodotto- pressofuso- ottenuto - secondo la presente invenzione è saldabile.
Mentre non è descritto utilizzando dati dettagliati, se la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata è inferiore a 5 m/sec., il metallo fuso viene raffreddato durante il riempimento della cavità, conseguendo una scadente colatura (riempimento incompleto) del metallo fuso.
Conseguentemente, la portata del metallo fuso passante attraverso l'attacco di colata è preferibilmente specificata in modo da essere nell'intervallo di 5 m/sec. fino a 15 m/sec.
Esempio sperimentale 2
Condizioni sperimentali:
Composizione del campione: lega di alluminio senza silicio contenente il 3,5-4,5 % di Mg, l'1,2-1,8 % di Mn, e lo 0,6-0,9% di Ni, il resto essendo Al
temperatura del metallo fuso: 730 °C.
macchina di fusione: ordinaria macchina per pressofusione
portata all'attacco di colata: 7,8-12,8 m/sec. sezione trasversale dell'attacco di colata: 8,4 cm<3>. La figura 5 è un grafico che mostra il rapporto tra la brillantezza in colore della fusione e la presenza o l'assenza del componente a base di Si della fusione, in cui l'ascissa indica lo spessore di una pellicola di ossidazione anodica formata sulla fusione e l'ordinata indica la brillantezza in colore della fusione.
Per il campione nell'esempio sperimentale 1, che è prodotto da un materiale avente la composizione della lega di alluminio di qualità per pressofusione & (contenente Ι'Ι,Ο o meno % di Si) in accordo col JIS H 5302, il colore della superficie del campione diventa più scuro con un aumento nello spessore del campione.
D'altro canto, per il campione nell'esempio sperimentale 2, che non include Si com'è descritto, il colore della superficie del campione è più brillante di quello del campione nell'esempio sperimentale 1.
La ragione di ciò è la seguente: cioè, nel caso in cui la superficie del prodotto pressofuso viene sottoposta ad ossidazione anodica, il Si viene legato a Mg in Mg2Si che è interposto sotto la superficie della pellicola di ossidazione in modo da riflettere irregolarmente la luce, riducendo in tal modo la brillantezza in colore. Conseguentemente, è preferibile che un prodotto pressofuso di alluminio legato, la cui superficie deve venire sottoposta ad ossidazione anodica, non contenga affatto Si.
La ragione per cui il campione nell'esempio sperimentale 2 contiene il 3,5-4,5 % di Mg verrà descritta in seguito.
La figura 6 è un grafico che mostra il rapporto tra un componente di Mn di una lega d'alluminio e la fluidità della lega d'alluminio fusa, in cui l'ascissa indica il contenuto di Mg che è un elemento essenziale della lega d'alluminio, e l'ordinata indica la fluidità della lega d'alluminio fusa.
Nella figura 6, la linea fine mostra i dati ottenuti per una lega di Al-Mg, e la linea spessa mostra i dati ottenuti per una lega di Al-Mg-Mn. Da questa figura si evince che la lega di Al-Mg-Mn ha maggiore fluidità rispetto alla lega di Al-Mg.
Ciò significa che l'aumentato contenuto di Mg riduce la fluidità; tuttavia, la fluidità ridotta può venire compensata mediante l'aggiunta di Mn che è un elemento atto a sopprimere l'aumento nella quantità della fase solida accompagnato dalla solidificazione in modo da aumentare la fluidità.
Se il contenuto di Mn è superiore all'1,8 %, un composto intermetallico, Al6Mn viene cristallizzato, riducendo le proprietà meccaniche, mentre se il contenuto di Mn è inferiore all'1,2 %, l'effetto di soppressione della quantità della fase solida accompagnato dalla solidificazione e insufficiente.
Conseguentemente, nella presente invenzione, il contenuto di Mn è specificato per essere nell'intervallo dell'1,2 % fino all'1,8 %.
Il Ni è un elemento di formazione di un cristallo eutettico, Al3Ni per alimentare un componente fuso nelle cricche fini, sopprimendo in tal modo la propagazione della criccatura. Se il contenuto di Ni e superiore allo 0,9 %, l'effetto negativo del Ni non è trascurabile, mentre se esso è inferiore allo 0,6 %, l'effetto di soppressione della criccatura è insufficiente.
Conseguentemente, nella presente invenzione, il contenuto di Ni è specificato per essere nell'intervallo dello 0,6 fino allo 0,9 %.
La figura 7 è un grafico che mostra il rapporto tra il contenuto di Mg e sia la resistenza allo snervamento sia la resistenza alla trazione di una fusione, in cui l'ascissa indica il contenuto di Mg e l'ordinata indica lo 0,2 % di resistenza allo snervamento e resistenza alla trazione .
Come si evince dalla figura 7, sia la resistenza allo snervamento che la resistenza alla trazione aumentano con l'aumento nel contenuto di Mg.
La figura 8 è un grafico che mostra il rapporto tra il contenuto di Mg e sia il valore di resilienza che la sensibilità alla criccatura di una fusione, in cui l'ascissa indica il contenuto di Mg e l'ordinata indica il valore di resilienza.
Come si evince dalla figura 8, la sensibilità alla criccatura aumenta quando il contenuto di Mg è nell'intervallo del 2,0 % fino al 3,0 %. Allo scopo di sopprimere la sensibilità alla criccatura, il contenuto di Mg deve essere fuori dal suddetto intervallo del 2,0 % fino al 3,0 % almeno dello 0,5 %, cioè, deve venire fissato all'1,5 o meno % oppure al 3,5 o più. %. Tuttavia, un contenuto di Mg nell'intervallo dell'1,5 o meno % non è desiderabile in termini di resistenza allo snervamento e resistenza alla trazione della fusione.
Il valore di resilienza diventa inferiore con l'aumento nel contenuto di Mg. Assumendo che il limite inferiore del valore di resilienza sia di 1,5 kg-m/cnt, il contenuto di Mg deve essere inferiore al 4,5 %.
Conseguentemente, nella presente invenzione, il contenuto di Mg è specificato per essere nell'intervallo del 3,5 fino al 4,5 %.
La funzione dell'agente per facilitare il distacco dallo stampo verrà discussa nel seguito.
L'impiego di un agente per facilitare il distacco dallo stampo è efficace per staccare agevolmente una fusione dallo stampo. L'agente per facilitare il distacco dallo stampo deve contenere un componente volatile come un olio sintetico ad alto tenore polimerico. Il componente volatile contenuto nell'agente per -facilitare— il distacco dallo stampo, che ha alta adesività, consente all'agente per facilitare il distacco dallo stampo di venire opportunamente incollato sullo stampo. Tuttavia, il componente volatile viene termodecomposto producendo idrogeno gassoso,
La figura 9 è un grafico che mostra il rapporto tra un agente per, facilitare il distacco dallo stampo e la quantità di gas intrappolata in una fusione. Come si , evince da’ questa figura, quando viene utilizzato un agente per facilitare il distacco dallo stampo contenente una quantità inferiore di componente volatile, la quantità di gas è di 2 cm<3 >per 100 g di Al.
Al contrario, quando viene utilizzato un agente per facilitare il distacco dallo stampo contenente una quantità superiore di componente volatile, la quantità di gas è di 4 cm<3 >per 100 g di Al.
Se il componente volatile contenuto nell'agente per facilitare il distacco dallo stampo è superiore al 30 % in peso, viene prodotta una grande quantità di gas esercitando quindi un effetto negativo sulla saldabilità della fusione, mentre se esso è inferiore al 15 % in peso, l'adesività dell'agente per facilitare il distacco dallo stampo è insufficiente. Conseguentemente, nel procedimento di pressofusione di una lega d'alluminio secondo la presente invenzione, il contenuto dì componente volatile volatilizzato alla temperatura di 730 o più °C è specificato per essere nell'intervallo del 30 o meno % in peso, preferibilmente, nell'intervallo del 15 % in peso fino al 30 % in peso.
Nel seguito, verrà esaminata una struttura utilizzante .una parte composta di una fusione di alluminio legato fabbricata secondo la presente invenzione, la parte essendo unita ad altre parti mediante saldatura.
La figura 10A è una vista in prospettiva esplosa che mostra un veicolo a due ruote utilizzante fusioni di alluminio legato prodotte in accordo con la presente invenzione, mentre la figura 10B è una vista in prospettiva che mostra il veicolo a due ruote della figura 10A assemblato.
Riferendosi alla figura 10A, una scocca di veicolo a due ruote 50, che è costituita di alluminio legato, presenta una struttura assemblata comprendente un tubo collettore 51 fabbricato, ad esempio, col procedimento di pressofusione per gravità; una coppia di tubi longitudinali 52 ed una coppia di tubi longitudinali 53 fabbricati per imbutitura od estrusione; piastre di articolazione 54 fabbricate col procedimento di pressofusione; ed un tubo trasversale 55 fabbricato per imbutitura od estrusione.
Ne1 caso di pressofusione della piastra di articolazione 54, l'attacco di colata è disposto nello stampo in modo tale che la porzione terminale (denominata porzione dell'attacco di colata) 56 per la pressofusione, sia connessa al tubo longitudinale 52, della piastra di articolazione 54.
L'aria viene intrappolata in minor misura e quindi un difetto di fusione viene prodotto in minor misura nella porzione dell'attacco di colata 56 in confronto ad altre porzioni.
La figura 10B mostra lo stato assemblato della scocca del veicolo a due ruote 50 in cui le piastre di articolazione 54 sono saldate di testa ai tubi longitudinali 52. In questa figura, il numero di riferimento 57 indica un cordone di saldatura. Poiché le porzioni vicino alle porzioni dell'attacco di colata 56 intrappolano meno gas e sono inoltre di struttura più densa, non si verifica la formazione di bolle di gas dovuta al calore di saldatura, fabbricando in tal modo una struttura saldata desiderabile. In aggiunta, la porzione dell'attacco di colata 56 può essere situata in corrispondenza della porzione terminale, sul lato del tubo longitudinale 53, della piastra di articolazione 54 od un contatto della piastra di articolazione 54 con il tubo trasversale 55. La porzione terminale, sul tubo longitudinale 52 o 53, della piastra di articolazione 54, ed il contatto della piastra di articolazione 54 col tubo trasversale 55 sono denominati "porzioni utilizzate per la connessione mediante saldatura".
Conseguentemente, per fabbricare una struttura saldata di alta qualità, la porzione dell'attacco di colata 56 per la pressofusione può essere preferibilmente posizionata in corrispondenza della "porzione utilizzata per la connessione mediante saldatura" della fusione, ad esempio, la piastra di articolazione 54.
Ovviamente, diverse varianti e modifiche inferiori della presente invenzione sono possibili alla luce delle precedenti istruzioni. Va pertanto da sé che restando nello scopo delle rivendicazioni allegate la presente invenzione può venire attuata diversamente da quanto specificatamente descritto. ,
Claims (3)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la pressofusione di una lega di alluminio comprendente le seguenti operazioni: realizzare una macchina per pressofusione avente un attacco di colata per consentire il passaggio della lega di alluminio fusa; fissare la portata della lega di alluminio fusa in corrispondenza dell'attacco di colata in modo da essere nell'intervallo di 5 m/sec. fino a 15 m/eec.; e iniettare a pressione la lega di alluminio fusa nella cavità di uno stampo.
- 2. Procedimento per la pressofusione di una lega di alluminio secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre l'operazione di fissare l'area in sezione S (cm<2>) di detto attacco di colata in modo da essere nell'intervallo specificato dalla seguente equazione: <~>dove W (g) è il peso della fusione, e T (cm) è lo spessore tipico della fusione.
- 3. Procedimento per la pressofusione di una lega di alluminio secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre l'operazione di rivestire detto stampo con un agente per facilitare il distacco dallo stampo che contiene un componente inorganico e grafite come componenti principali ed un componente volatile in quantità inferiore al 30 % in peso come componente secondario, ma non contiene umidità. 4. . Procedimento per la pressofusione di una lega di alluminio secóndo la rivendicazione 2, comprendente inoltre l'operazione di rivestire detto stampo con un agènte per facilitare il distacco dallo stampo che contiene un componente inorganico e grafite come Scomponenti principali ed un componente volatile in quantità inferiore al 30 % in peso come componente secondario, ma non contiene umidità. 5. ' procedimento per.la pressofusione di una lega di alluminio secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre l'operazione di disporre detto attacco di colata in mòdo da essere posizionato in corrispondenza di quella porzione della fusione che viene utilizzata per. la connessione mediante saldatura ad altre parti strutturali.
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