Appunti di Tecnologia dei processi produttivi, prof Veniali

SCELTA DEL PIANO SEPARATORE:

Uno dei problemi connessi alla progettazione della forma è la separazione della stessa dal modello. Se non

mi è concesso di rompere la forma (perché permanente) dovrò introdurre in alternativa un piano di

separazione tra una parte e l’altra della forma che mi richiederà di dividere il modello in due semi-modelli.

La forma è quindi divisa in due parti separabili, le staffe. In ogni staffa è impressa la forma che dovrà avere

il pezzo grazie ad una pressione esercitata del semi-modello. Una volta impressa la forma nella staffa, si

muovendolo verso l’alto attraverso dei perni, lungo la

estrae il semi-modello direzione perpendicolare alla

staffa. Sarà infine, necessario unire le due staffe. Il piano di separazione delle staffe coincide con quello dei

Per non commettere errori di posizionamento durante l’unione, dispongo di due pioli di

semi-modelli.

riferimento, che mi permettono di eliminare i tre gradi di libertà delle staffe lungo il piano di separazione.

Anche i modelli possono essere permanenti o transitori. Nel primo caso essi possono essere riutilizzati più di

una volta e sono fatti di legno, un materiale robusto economico e facile da lavorare. I modelli transitori

vengono distrutti e sono costituiti ad esempio di cera, che fonde, cola via e lascia una cavità impressa nella

forma. I costi del modello transitorio devono essere bassi perché esso servirà per un solo uso.

ANGOLI DI SFORMO:

Sono necessari quando la forma usata è permanente e permettono un’estrazione più accurata del pezzo.

Consentono l’estrazione senza che il pezzo strusci contro le parenti della forma e si danneggi o la danneggi,

un po’ di sabbia attraverso una sollecitazione tangenziale. Questo comporta una modifica al

asportandone

modello per una necessità tecnologica che lo rende diverso dall’oggetto desiderato, dovrò per questo motivo

produttivi aggiuntivi nell’intento di ridurre il

considerare dei costi aggiuntivi connessi a processi

discostamento dal modello, spendendo un po’ di più per avere un pezzo “buono”. Gli angoli di sformo sono

perciò inclinazioni delle pareti perpendicolari al piano di separazione, realizzate per evitare lo strisciamento

del pezzo per tutta la sua lunghezza. Nella staffa superiore si avranno angoli di sformo in direzione opposta a

quelli della staffa inferiore.

DISPOSIZIONE DELL’IMPRONTA NELLA FORMA:

Supponiamo di dover realizzare un pezzo a forma di cilindro cavo.

L = lunghezza del pezzo

D = diametro esterno del pezzo

Se L/D >> 1 (cioè se la lunghezza è molto maggiore del diametro esterno) ho un cilindro snello (es. un tubo):

l’altezza della staffa deve essere piccola, mentre la lunghezza della forma deve essere cospicua. Colerò il

metallo in modo che si disponga orizzontalmente lungo la lunghezza del cilindro (coliamo con asse

orizzontale).

Se L/D<<1 (il diametro esterno è molto maggiore della lunghezza) ho per esempio un anello. Colerò il

modo che risalirà verticalmente progressivamente lungo l’altezza del cilindro

metallo in (coliamo con asse

verticale).

In entrambi i casi calcolo gli angoli di sformo. Nel primo caso l’anima potrebbe rovinarsi e inclinarsi a causa

poiché essa è lunga e fina; nel secondo caso, l’anima non subisce

della forza che il liquido le imprime,

modifiche.

ELIMINAZIONE DEI SOTTOSQUADRI:

I sottosquadri sono le parti del modello che potrebbero causare una deformazione della forma durante il

processo di estrazione dello stesso dalla forma. In altri termini sono quelle zone del modello che risultano

essere in ombra rispetto alla direzione di estrazione del modello. L’estrazione è possibile solamente in

assenza di sottosquadri. In alcuni casi possono essere eliminati cambiando il piano di separazione del

modello oppure modificando il disegno del getto, o ricorrendo a modelli smontabili e ricomponibili tramite

o piccole slitte inserendo l’anima.

spine

LE ANIME:

L’anima è necessaria per ottenere dei fori ciechi (il liquido deve stare intorno al foro e sulla base, non

l’anima deve

passante, es. il foro del chiodo sulla parete) o passanti (il liquido deve stare intorno al foro,

essere lunga quanto il foro più le portate d’anima), ricorrendo all’occupazione di una parte del getto con

materiale di formatura. Per garantire il sostegno dell’anima all’interno del getto, si dispone della portata

d’anima. Essa deve essere lunga più della metà dell’anima, per garantirne il sostentamento.

L’anima deve godere di:

 Maggiore refrattarietà;

 Elevata resistenza meccanica;

 Friabilità.

L’anima deve essere robusta ossia avere un’elevata resistenza meccanica e un’elevata resistenza tecnica fino

al termine della solidificazione. Allo stesso modo deve essere fragile per poterne permettere una facile

estrazione. Le anime devono sopportare sollecitazioni termiche e meccaniche. Quindi non devono essere

troppo snelle, né essere circondate da troppo liquido. Se sono troppo snelle viene causata una inflessione con

conseguente eccessiva deformazione o rottura. Se vengono circondate da troppo liquido avviene una sovra

cottura con conseguente difficoltà di rimozione dell’anima.

Per costruire un’anima si usa la cassa d’anima, una struttura che si apre e si chiude e dotata di fori in cui

la sabbia che andrà a formare l’anima. Un modo economico per costruire molte anime è il

viene inserita

soffiaggio delle anime. Le anime possono essere anche armate, cioè possono avere inserito un rinforzo di

possibile avere delle tirare d’aria interne all’anima.

metallo al loro interno, ma sono più costose. Inoltre è

Dimensioniamo le anime in funzione di:

L = lunghezza del getto

D = diametro interno del getto

S = spessore della parete del getto = alla quantità di calore ceduta dal metallo liquido all’anima, se S è

grande, l’anima riceverà molto calore.

L’anima deve perciò essere corta (L piccolo), “grassa” (D grande) e con poco materiale intorno (S piccolo).

Seguendo le seguenti regole:

PREPARAZIONE DELLA FORMA: (vedere immagini slide 38-39)

Abbiamo dimensionato e costruito l’anima, adesso possiamo costruire la forma:

0. Preparazione del modello:

il modello in due parti e prepariamo la cassa d’anima.

dividiamo

1. Semimodello con i fori di riferimento appoggiato su un piano(di separazione):

posizioniamo il semi-modello su una staffa facendo combaciare i fori di riferimento.

2. Riempimento:

riempiamo il tutto con la sabbia con un volume maggiore di quello disponibile nella staffa.

3. Compressione:

con un adeguata pressione, compattiamo la sabbia in modo da avere una migliore ricopiatura del

modello e per conferire alla sabbia stessa una discreta robustezza. La sabbia si sparge occupando

tutto lo spazio di cui dispone in modo compatto.

4. Eliminazione terra in eccesso:

la staffa inferiore, dovrà essere in futuro ribaltata, è opportuno perciò, eliminare la sabbia in eccesso.

Realizzazione tirate d’aria:

5. il gas realizzando tirate d’aria,

eliminiamo che vengono realizzate attraverso degli aghi o degli spilli.

6. Staffa rovesciata, applicazione seconda parete del modello, polvere di carbone (distaccante):

dopo aver rovesciato la staffa inferiore di 180°, spargiamo una polvere distaccante e applichiamo la

staffa superiore sopra quella inferiore, ben posizionandola attraverso i pioli di riferimento.

7. Seconda staffa sovrapposta, sistemazione modelli canali di colata e materozze

Riempimento, compressione, tirate d’aria:

8. l’aria in eccesso.

nuovamente ricopriamo tutto di sabbia, compriamo, e togliamo

9. Separazione staffe, estrazione modello, ramolaggio anime, ricomposizione:

procediamo all’apertura delle staffe,

infine operazione che avviene perpendicolarmente al piano di

all’estrazione dei due semi–modelli

separazione, poi si passa e al possibile inserimento delle anime,

se presenti.

FUSIONE E COLATA: (vedere slide 40)

avviene tramite l’apposito utilizzo di forni, distinguibili in due categorie:

La fusione

 A combustione (solido, liquido, gas)

 A elettricità

Quest’ultima categoria si divide in forni elettrici :

o A resistenza: la corrente attraversa la resistenza, producendo calore per irraggiamento

(effetto Joule), il calore si trasmette quindi sotto forma di radiazioni nel metallo

l’arco scocca fra due o più elettrodi, fra i quali non vi è

o Ad arco indiretto (radiante):

continuità elettrica (circuito aperto). Quando gli elettrodi vengono posti ad una debita

distanza, l’aria, normalmente isolante, si comporta da dielettrico (sotto l’azione di un campo

elettrico un materiale isolante, si ionizza, divenendo conduttore). Si genera dunque un arco,

costituito da plasma (miscela di ioni) che conduce calore e “resiste”. Infatti, la resistenza del

plasma in serie con la resistenza degli elettrodi garantisce la produzione di grandi quantità di

calore sull’arco, trasmesso per irraggiamento al metallo sottostante. Il circuito è esterno non

c’è passaggio di corrente nel metallo, ma in un circuito esterno interrotto (Fig.162).



Resistenze molto grandi calore prodotto elevato (effetto Joule).

si stabilisce tra l’estremità dell’elettrodo e la carica metallica

o Ad arco diretto: per effetto

del calore irraggiato dall’arco. Gli elettrodi sono posti in posizione ravvicinata, (elevata

concentrazione di potenza, riscaldamento energico e uniforme) il circuito è aperto ed è

caratterizzato da un generatore di tensione a contatto con un dielettrico connesso a sua volta

con il bagno metallico. Gli elettrodi sono fatti di carbonio, sono dunque soggetti a fenomeni

di fusione ricorrenti; quando il carbonio fonde, si mescola al ferro inquinando il bagno

metallico. L’elettrodo, dunque, si ossida. Tale fenomeno porta a definire il forno ad arco

diretto come dotato di alta potenza ma di bassa qualità (Fig.161).

o Ad induzione: può essere a bassa o ad alta frequenza. Dati due circuiti, uno primario ed uno

secondario, la corrente passante per il primario si concatena al secondario creando una forza

elettromotrice indotta (flusso). Tale fenomeno non prevede, dunque, che il primario e il

secondario siano a contatto. Il metallo è proprio il circuito secondario. (Fig. 163-164)

COLATA:

La colata può avvenire in tre modi:

 Per gravità:

sfrutta la pressione dovuta al peso del metallo liquido. Ha una grande versatilità, le tolleranze sono

generalmente scadenti, adatte per