Elementi di fonderia

Q .

Il calore di surriscaldamento Bisogna infatti prevedere di

 s

riscaldare il materiale ad una temperatura superiore a quella di fusione,

affinché il materiale giunga nella forma ancora sufficientemente fluido. Il

calore di surriscaldamento si ottiene moltiplicando il peso del materiale da

fondere per il calore specifico medio del materiale ( calcolato fra la

temperatura di fusione e quella di surriscaldamento ) e per la differenza fra

la temperatura di surriscaldamento e la temperatura di fusione :

Q = C P (t – t )

s sm2 s f

La quantità di calore necessaria per fondere la carica metallica sarà in definitiva :

Q

Q = Q Q

r + f + s

Materiale Calore Calore Calore Temperatura

specifico di specifico di fusione

fusione

solido del °C

C

C liquido

f

sm1 Cal/ Kg.

Cal/ Kg. °C C sm2

Cal/ Kg. °C

Acciaio 0,12 50 - 1400°

Alluminio 0,23 85 0,39 657°

Bronzo 0,09 - - 900°-960°

Ferro 0,14 55 - 1530°

Ghisa 0,16 70 0,20 1200°

Nickel 0,11 59 - 1455°

Ottone 0,09 - - 900°

Piombo 0,03 6 0,04 327°

Elementi di fonderia e realizzazione di un getto in ghisa(volano)

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Fusione e colata della ghisa

Ghise impiegate in fonderia

La ghisa è il materiale più utilizzato nella produzione di getti a causa della sua

scorrevolezza allo stato liquido, del suo ritiro contenuto e della non elevata

temperatura di fusione.

Il materiale allo stato liquido viene prodotto rifondendo pani di ghisa di prima

fusione , rottami di ghisa di acciaio.

Colata della ghisa

Per la raccolta della ghisa spillata in forno a manica e il suo trasporto alle forme

da riempire si impiegano recipienti in lamiera rivestiti internamente di materiale

refrattario, chiamati siviere. Le siviere possono venir manovrate dagli operai

mediante appositi manici che permettono il rovesciamento per la colata nelle

forme; i secchioni per la colata dei getti di gran mole vengono invece manovrati

meccanicamente. Secchia di colata

Siviera

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Raccolta una quantità conveniente di ghisa nella siviera, si procede alla

schiumatura , cioè dalla siviera tenuta inclinata si eliminano le scorie.

La colata può essere effettuata in vari modi.

I principali metodi sono :

- colata diretta ( a )

- colata a pioggia ( b )

- colata a pettine ( c )

- colata in sorgente ( d )

La colata diretta ha poi sempre l’inconveniente del pericolo che qualche impurità

e scorie galleggianti penetrino col metallo fuso e rimangano incluse nel getto.

La colata a pettine e in sorgente offrono più garanzie riguardo al mantenimento

dell’integrità della forma, ma sono economicamente meno favorevoli.

In figura sono rappresentati due tipi di colatoi per limitare il pericolo di inclusioni

di ossidi e scorie; può essere inserito nel colatoio un filtro ceramico come si nota

nella seconda figura

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colata di un albero

Queste colate sono però convenienti se il getto ha volume sufficientemente grande

in modo che il metallo giunga fino alla parte superiore della forma.

Con questi metodi di colata, per getti importanti si impedisce alle scorie di entrare

nella forma arrestandole mediante l’impiego di adatti bacini depuratori o di filtri ,

costruiti in terra della migliore qualità.

Il canale di colata deve essere eseguito in modo che le sue sezioni vadano

gradualmente riducendosi man mano che ci si avvicina alla forma. Questa conicità

del canale di colata favorisce un riempimento uniforme e compatto e una maggior

precisione dei getti.

Per la buona riuscita del getto, si muniscono le forme di opportune materozze.

Questi mezzi sono di tipo conico, riempiendosi di metallo funzionano come

serbatoi, alimentanti i getti durante la solidificazione, il metallo in essi contenuto

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mantiene una certa pressione sul metallo che riempie la forma , rendendo il getto

più compatto e diminuendo il pericolo di soffiature e risucchi.

Infatti nelle materozze si raccolgono i gas che tendono a salire e che altrimenti

rimarrebbero inclusi nel getto.

Fusione in terra

La forma è costituita da terra di fonderia e il getto è ottenuto versando il

metallo liquido nella cavità ottenuta stivando la terra intorno ad un modello

estraibile.

Il processo, dopo il progetto del pezzo, consiste nel:

1) Costruire il modello;

2) Preparare la terra;

3) Preparare la forma;

4) Effettuare la colata con il metallo fuso (Foto in figura sottostante)

5) Liberare il getto solidificato ( distaffatura).

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1) Preparazione del modello

Il modello del getto da ottenere deve possedere le seguenti caratteristiche :

La forma deve essere uguale al pezzo finito;

- Deve avere le dimensioni maggiorate per tener conto del ritiro del

- metallo durante la solidificazione e il successivo raffreddamento;

Deve essere estraibile senza rovinare la forma; di conseguenza non

- deve presentare sottosquadri e le pareti, a contatto con la terra e

parallele alla direzione di estrazione, devono essere inclinate ( angolo

di sformo o di spoglia);

Deve essere maggiorato, nelle parti interessate,dei sovrametalli per

- tener conto delle successive lavorazioni di finitura( fig. 141)

Nella figura sottostante è rappresentato l’uso di un modello scomponibile per

renderlo estraibile dalla forma.

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Se il getto è pieno e il modello è estraibile, il modello stesso è detto per interni

o a tutta vista.

Se il pezzo è cavo, il modello deve essere dotato delle portate d’anima, ossia di

parti sporgenti in grado di realizzare le cavità per posizionare l’anima

Il modello

Dicesi modello di un organo di macchine, l’apparato con il quale il fonditore

può determinare la forma e le dimensioni di detto organo meccanico per

ottenere uno o più esemplari uguali.

Il modello, in legno o in metallo, riproduce la sua forma entro miscele di terra

da fonderia creando in tal modo una impronta o cavità detta forma che,

riempita di metallo liquido, dopo la solidificazione di questo,dà il pezzo di

macchina desiderato. Il pezzo cosi ottenuto dicesi o

pezzo grezzo getto.

La tavola seguente illustra il procedimento per ottenere il getto; nelle figure

della tavola sono rappresentati :

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Il pezzo da fabbricare.

• Il modello in legno.

• Il modello, convenientemente disposto, entro la terra da fonderia.

• La cavità o impronta lasciata dal modello.

• La cavità riempita dal metallo, cioè il o

pezzo grezzo getto.

• Elementi di fonderia e realizzazione di un getto in ghisa(volano)

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Particolarità costruttive dei getti

Durante la fase di progettazione si devono seguire alcune norme per evitare

che nel getto possano incorrere dei difetti. Si ricorda che spessori diversi si

raffreddano in tempi diversi con diverse dilatazioni termiche, di conseguenza è

opportuno :

Evitare spigoli vivi;

 Evitare brusche variazioni di sezione;

 Evitare, se possibile, l’incrocio di più nervature oppure alleggerire gli

 incroci stessi;

Raccordare fra di loro le pareti;

 Prevedere spessori minori per le pareti o nervature interne;

 Prevedere un numero dispari di razze nei volani, ruote dentate ecc.;

 Sostituire,ove possibile,sezioni nervate a sezioni piene.

 Elementi di fonderia e realizzazione di un getto in ghisa(volano)

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Categorie di modelli

I modelli più frequentemente usati sono costruiti in legno, in quanto questo

materiale, per la sua facile lavorabilità, si presta alla realizzazione di forme

anche le più complicate.

I modelli a seconda del numero dei pezzi da produrre e del modo con cui sono

stati costruiti si possono suddividere in tre categorie:

Modello di prima : Quando si devono produrre un numero notevole di pezzi e

la sua costruzione risulta eseguita nel migliore dei modi.

Modello di seconda : Quando serve per la produzione di almeno 50 pezzi e la

sua costruzione è meno accurata della precedente.

Modello di terza : Quando serve per un solo pezzo e la sua costruzione è

provvisoria.

I modelli si suddividono inoltre in piccoli, medi e grandi.

Modelli piccoli quando le dimensioni non superano, in qualsiasi posizione, 50-

60 cm. Medi da 60 a 150 cm. Grandi oltre i 150 cm.

Materiali costituenti il modello

Modelli in legno : Come si è detto, essi costituiscono la categoria più

numerosa di modelli data la facilità con la quale il legno si presta alla

lavorazione.

Il modello in legno presenta però l’inconveniente di assorbire facilmente

l’umidità , di risentire gli sbalzi di temperatura; ciò provoca delle tensioni

interne e di conseguenza variazioni di volume che possono pregiudicare

l’esattezza del modello.

Modelli metallici : Questi modelli, molto più costosi dei precedenti, vengono

impiegati quasi esclusivamente nella formatura a macchina e servono per un

forte numero di getti soprattutto quando si tratta di fusione in grandi serie, cosi

pure quando sono richiesti pezzi con superfici finite. I modelli metallici

presentano una maggiore precisione e rigidità di quelli di legno e in modo del

tutto trascurabile risentono le variazioni di temperatura.

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2) Preparazione delle terra

La lavorazione delle terre consiste nella rigenerazione delle terre non nuove e

nella molazzatura.

La rigenerazione delle terre, che derivano da distaffatura di precedenti getti,

consiste: Nell’eliminazione delle parti metalliche;

- Nell’eliminazione dei grumi di terra;

- Nella stacciatura con l’eliminazione delle polveri.

-

La molazzatura consiste nella miscelazione della sabbia con gli additivi e l’acqua

atomizzata. Lo scopo è quello di avviluppare i grani di sabbia inerte con l’argilla

umida onde favorirne la coesione in fase di formatura.

3) Formatura

La formatura è l’operazione con la quale si ricava la cavità in cui verrà colato il

metallo fuso e può essere :

quando la terra è contenuta fra le pareti di una scatola senza fondo

In staffa:

• e coperchio; quando la cavità è ricavata nel terreno e la faccia superiore

Allo scoperto :

• del getto è scoperta e a contatto con l’aria; si utilizza per gettate imponenti

e pezzi unici

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quando la cavità è ricavata nel pavimento, ma la parte superiore è

In fossa :

• contenuta in una staffa e non è a contatto con l’atmosfera

Formatura manuale



E’ utilizzata per le forme allo scoperto o in fossa; gli strumenti usati sono badile,

cazzuole, spatole ecc.

Formatura a macchina



La formatura a macchina è utilizzata nelle lavorazioni di serie con miglioramento

qualitativo delle forme e riduzione dei tempi di lavorazione.

Le macchine possono essere a compressione o a vibrazione.

Difetti di fusione

Per quanto riguarda la finitura, i getti ottenuti, prima di essere utilizzati ovvero

inviati alle successive lavorazione meccaniche , devono essere liberati dal canale

di colata e dalle bave.

Spesso il colatoio ha lo spessore di pochi millimetri e può essere asportato a mano

o con altri mezzi meccanici.

I difetti principali difetti di fusione sono :

a) Differenze di forma fra modello e getto

:

Fra i molti difetti di questo genere

Pareti verticali ondulate,

• causa deficiente pressione

Grossolana giunzione di formatura , causa imperfetto combacio

• delle staffe

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b) Difetti di fusione propriamente detti.

Cavità a superficie liscia (soffiature), cause bolle d’aria o di gas

• sviluppati dalle forme o disciolti nel metallo che , risalendo la massa

semifluida del getto per liberarsi alla superficie , rimangono incluse per

sopraggiunta solidificazione.

Risucchi, cavità a superficie irregolare, cavernosa,

• avvallamento in superfici superiori orizzontali , causa mancata

contemporaneità di solidificazione e di contrazione delle parti grosse e

delle parti sottili.