Durabilità di rivestimenti, sottili e spessi, in contatto con leghe Al-Si-Mg allo stato liquido

In high pressure die-casting, the components of the injection channel have to withstand severe operating conditions such as high pressure, rapid temperature fluctuations, and erosion from fast-moving molten metal. The gradual destruction of die surfaces during service decreases casting piece quality and limits die lifetime. The aim of this project is to investigate the different kind of degradation and evaluate the improvement of components lifetime dued to the application of different coating. The laboratory tests, which have simulated the conditions in practical die-casting service, have been conducted on coatings of different composition and thickness. After these tests, the samples have been analysed with an optical microscope and with a scanning electron microscopy (SEM), focusing on different areas of the samples, in order to evaluate the different modes of degradation and their genesis. Results obtained by these analysis show that the PVD coating has the best performances. The project forecast also a comparation between the results obtained by the simulation tests and a component set on a real HPDC machine, but it has been impossible to do as a result of the decrement of casts production of the choosen foundry.

Questo lavoro di tesi, svolto nell’ambito del progetto di ricerca INDUSTRIALIA, è mirato a individuare le forme di degrado che possono affliggere i componenti che costituiscono il canale di iniezione di una macchina da pressocolata e valutare possibili modifiche superficiali per incrementarne la vita utile. Le elevate temperature di processo e la forte interazione tra le leghe da getto contenenti alluminio, tipiche della produzione da pressocolata, e l’acciaio determinano, infatti, il veloce deterioramento dei componenti. Sono state quindi ricercate ed identificate delle modifiche superficiali che potessero fungere da barriera all’interazione tra lega fusa e componente, prolungandone quindi la vita utile. L’analisi in laboratorio si è svolta su rivestimenti, sia a basso che a elevato spessore, aventi diversa composizione e applicati sull’acciaio tramite tecniche differenti. Dopo aver simulato le condizioni di utilizzo attraverso una prova in forno, i provini sono stati analizzati sia al microscopio ottico, sia al SEM con sonde a elettroni retrodiffusi e attraverso microanalisi EDS puntuali. A seguito dell’individuazione del rivestimento con le migliori prestazioni, il quale risulta essere quello PVD, si era inoltre ipotizzato di completare il lavoro con l’analisi della superficie di bussole trattate con tale modifica superficiale e utilizzate per la produzione di getti, per verificare che i meccanismi di degrado corrispondessero a quelli osservati in laboratorio. Tuttavia, a causa di problemi legati all’attività svolta dalla fonderia che avrebbe dovuto impiegare i componenti rivestiti per la produzione in serie di getti, non è stato possibile analizzare le bussole montate su macchina da pressocolata reale.