Formabilità di una lega di alluminio secondario per applicazioni in ambito automobilistico = Formability of a secondary aluminum alloy for automotive applications

Lo studio condotto nel corso della tesi è parte integrante del progetto di ricerca industriale e sviluppo sperimentale denominato “ByOnd”. Esso è finanziato dalla regione Piemonte e tra le aziende che ne hanno preso parte vi è MA, specializzata in formatura di lamiere metalliche, presso cui è stato svolto il lavoro di tesi. Il progetto ha come obiettivo quello della riduzione dell’impronta di carbonio nell’ambito dell’industria automobilistica, garantendo un supporto sostanziale alla progettazione e allo sviluppo di veicoli elettrici. L’obiettivo principale della tesi è quello di studiare la fattibilità dell'utilizzo di una lega di alluminio secondario nella produzione di un componente automobilistico dimostrativo, partendo da una lamiera. In particolare, si mira a fornire una valutazione approfondita della formabilità del materiale, impiegando una simulazione agli elementi finiti del processo di stampaggio. A tal fine, è stata inizialmente effettuata una caratterizzazione chimica e microstrutturale della lega, seguita da test di trazione su provini orientati in direzioni differenti rispetto a quella di laminazione, nonché da test di compressione attraverso lo spessore. I dati ottenuti hanno consentito di ricavare la legge di snervamento e la legge di incrudimento della lega, necessarie per descriverne il comportamento plastico. Tali leggi sono state poi utilizzate per effettuare la simulazione FEM del processo di imbutitura di una mensola di chiusura. La simulazione ha permesso di valutare la formabilità del componente e il grado di assottigliamento del materiale dopo lo stampaggio. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli derivanti da un'analisi di reticolatura del materiale (grid analysis). Parallelamente, il medesimo studio è stato condotto su una lega di alluminio primario che è stata presa come riferimento, date le simili proprietà meccaniche rispetto a quella di alluminio secondario. I risultati della simulazione hanno mostrato una ridotta formabilità della lega di alluminio secondario rispetto a quella di primario e ciò è riconducibile principalmente alla presenza di una concentrazione elevata di composti intermetallici. Questi infatti tendono ad infragilire il materiale, riducendone la capacità di deformazione. Tale ipotesi è stata confermato anche dall’analisi della superficie di frattura post-stampaggio del componente. Sono stati osservati, infatti, microvuoti in corrispondenza dei quali è stato possibile notare la presenza di particelle, causa della formazione dei microvuoti stessi. In conclusione, per migliorare le prestazioni della lega, si ritiene necessario un controllo più rigoroso della composizione chimica, con particolare attenzione alla selezione del rottame, al fine di ridurre la concentrazione di elementi che formano composti intermetallici. Inoltre, risulta fondamentale considerare la riprogettazione dei componenti affinché possano essere fabbricati in leghe di alluminio, poiché anche la lega di alluminio primario ha mostrato criticità nella produzione della mensola di chiusura analizzata.