Elementi di fonderia

Fabio Caravaggio ITIS Castelli 5^L Meccanica

Elementi di fonderia e

Realizzazione di un getto in ghisa

(Volano)

Fusione e colata

La fusione è un processo fisico nel quale le sostanze passano dallo stato solido a quello liquido; nel nostro caso, per poter effettuare la colata dei metalli o delle loro leghe, sarà necessario portarli a fusione, fornendo loro una certa quantità di calore. Q,

Questa quantità di calore, che possiamo indicare con risulta dalla somma delle tre quantità di calore seguenti: Q:

Il calore di riscaldamento

Il calore di riscaldamento è la quantità di calore che bisogna fornire al materiale per elevare la sua temperatura dalla temperatura ambiente alla temperatura di fusione. Il calore di riscaldamento è dato dal prodotto del calore specifico medio del materiale da fondere, cioè della quantità di calore necessaria per elevare di un grado la temperatura di un kg. di materiale, per il peso del materiale da fondere e per la differenza fra la temperatura di fusione e la temperatura iniziale:

Q_r = C_sm1 P (t_f – t_i)

Q:

Il calore latente di fusione

Il calore latente di fusione e cioè la quantità di calore necessaria per fondere il materiale, una volta che esso si trovi già alla temperatura di fusione; tale quantità di calore è data dal prodotto del peso del materiale da fondere per il calore di fusione del materiale:

Q_f = C_f P

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Il calore di surriscaldamento

Il calore di surriscaldamento. Bisogna infatti prevedere di 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_s = C_sm2 P (t_s – t_f)

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

Q

Q = Q_r + Q_f + Q_s

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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;