Process optimization of an innovative bi-modal die casting machine for semisolid and liquid injection

Die casting is a conventional manufacturing process where metal is injected in a permanent mould to produce near net shape parts. High pressure die casting is a die casting method where high pressure forces molten metal into the mould cavity. Die castings parts are characterized by a very good surface finish and dimensional tolerances and the process can provide high production rates. Compared to other casting process, the integrity of the part it is not very high. The use of pressure die casting for structural parts is therefore restricted. According to recent experiences, injecting semisolid material allows to improve the quality of the cast. Although the advantages of the semi-solid and the rehocasting process have been widely demonstrated in the literature, its application in the industrial field is not yet widespread. The scope of the work is to optimize and innovative bi-modal die casting machine and to look for the operating condition that allow the machine to process both liquid and semisolid aluminium. Activities of the work consisted on real experiments, sample’s production trials and design of machine component supported by common engineering tools such as CAD and FEM analysis

La pressocolata è un processo di produzione convenzionale dove il metallo fuso è iniettato in uno stampo permanente. In particolare, il processo viene definito in alta pressione quando l ‘iniezione è assistita da alti valori di pressione. Il getto prodotto è caratterizzato da una buona qualità superficiale e ottime tolleranze dimensionali mentre il processo in generale garantisce alti valori di produttività. Sebbene il processo presenta molti vantaggi, l’integrità dei getti prodotti è inferiore rispetto a quella che si può ottenere utilizzando altri processi fusori. Per questo motivo, la produzione di parti strutturali tramite questo processo è limitata. Secondo le esperienze recenti, iniettare materiale semisolido permette di ottenere un getto di qualità superiore. Sebbene i vantaggi del semisolido e del processo di rehocasting in particolare è stato ampiamente dimostrato in letteratura, la sua applicazione in campo industriale non è ancora molto diffusa. Lo scopo di questo lavoro è l’ottimizzazione di un’innovativa macchina da pressocolata e la ricerca delle condizioni operative che permettano di iniettare sia alluminio in stato semisolido che liquido. La parte sperimentale si compone di esperimenti dove si producono i primi provini con la nuova macchina e da una parte di riprogettazione supportata dai comuni strumenti di ingegneria come CAD e analisi FEM