Programma tecnologia meccanica

Tipi di formatura

1- Formatura con terra sintetica. Consiste nella compattazione della terra seguita da una compressione meccanica, viene poi sformato il modello ed eventualmente viene separato dalla staffa. La dimensione massima è legata alla dimensione delle staffe, la terra potrà essere parzialmente recuperata, ha bassa produttività.

2- Formatura con silicato di sodio (vetro liquido). Si usa come legante il silicato di sodio, viene fatto reagire con anidride carbonica e altri additivi per migliorare la sgretolabilità. Ha alta produttività ma basso recupero.

3- Formatura con sabbia-cemento. Uso cemento come legante, mescolato con sabbia e reagito con acqua. Non richiede compattazione meccanica ma ha bassa permeabilità ai gas, scarso recupero del materiale, costa poco ed è molto coeso nella forma (sia vantaggio che svantaggio).

4- Formatura cold-box. Uso un legante organico (una resina) e si fa reticolare tramite un catalizzatore gassoso. Ha buona produttività.

finitura superficiale, ma nulla possibilità di recupero, inoltre i reagenti sono tossici.

5- Formatura shell-molding. I grani di sabbia sono rivestiti da resina. Placca e modello vengono riscaldate a 250 gradi ed il materiale viene sparato sulla superficie ottenendo dei gusci di 20/30mm con ottima permeabilità ai gas e finitura superficiale. Non è riciclabile.

- MICROFUSIONE

Preparo prima un numero di copie del modello in cera (o materiali equivalenti). Usato per pezzi di piccole dimensioni, ha un'ottima finitura superficiale e richiede pochi sovrametalli. Ha bassa produttività ed è un procedimento costoso.

Ciclo: iniezione in conchiglia formazione grappolo e vibratura compressione essicazione forma a 250 gradi cottura forma colata.

È un processo molto usato in ambito medico per protesi in metallo. Si possono anche realizzare modelli personalizzabili, la stampa 3D ha rivoluzionato questo aspetto.

2- FORMATURA IN FORMA PERMANENTE- COLATA

IN CONCHIGLIA

In questo caso la forma è metallica e riproduce in negativo l'oggetto da realizzare, è destinata ad essere usata un elevato numero di volte. Il costo di produzione elevato è giustificato solo in grandi serie. La qualità dei getti è elevata: non ci sono deformazioni nella forma, ha un'ottima finitura, ha alto scambio termico quindi grana fine, non ho inclusioni non metalliche, si riducono le segregazioni ma c'è il problema della fatica termomeccanica, devo quindi ridurre gli shock termici.

La porosità è nulla, devo prevedere dei canali di sfogo aventi un minimo diametro. Un'elevata velocità di solidificazione porta a meno strutture dendritiche e meno segregazioni.

La conchiglia deve avere una temperatura opportuna per evitare cricche. Con i materiali con bassi valori di viscosità e bassa pastosità, vengono usate leghe di alluminio, bronzi e leghe zama. Le dimensioni sono medio-piccole e devono

essere realizzate in modo semplice. Il costo di produzione è elevato.

Caratteristiche: resistenza alla fatica termomeccanica, agli shock termici, all'abrasione e corrosione.

Il riempimento della conchiglia può avvenire in vari modi:

1. colata in conchiglia per gravità. La pressione metallostatica dovuta alla forza di gravità provvede al riempimento della cavità; il metallo fuso è introdotto da un canale di colata, che funge anche da serbatoio, nella cavità formata dalle due semiconchiglie combacianti. Si possono inserire anime. La finitura superficiale è buona e anche le tolleranze, è molto importante la scelta del superheat. Viene spesso effettuata la colata tramite basculamento della conchiglia (la inclino man mano), ad ogni ciclo la conchiglia è rivestita internamente da sostanze lubrificanti e refrattarie.
2. colata a bassa pressione. La conchiglia viene tenuta chiusa da una pressa idraulica per evitare che il metallo

fuso trafili dal piano di divisione della conchiglia. Al di sotto c'è una camera che contiene il metallo fuso. Vengono usate anche leghe che altrimenti reagirebbero con ossigeno e aria ossidandosi.

3- colata ad alta pressione (pessofusione). Il metallo fuso viene introdotto nella conchiglia ad alta pressione in modo da garantire il riempimento completo con bassa difettosità. La finitura superficiale e le tolleranze sono ottime. L'attrezzatura è molto costosa e viene usata per grandi serie di 50/60.000 pezzi in caso di leghe aggressive, fino a 100/200.000 pezzi. La dimensione della macchina determina la dimensione del pezzo. Esistono due tipi di macchine:

• a camera calda: la macchina stessa ha un crogiolo che contiene la lega liquida. È possibile iniettare leghe suscettibili di ossidazione (leghe di magnesio)
• a camera fredda: la quantità di metallo è prelevata automaticamente da un crogiolo esterno. Sono adatte alle leghe di alluminio.

4- colata centrifuga.

Il metallo aderisce alle pareti della conchiglia in rotazione, si creano allora dei manufatti con ottime caratteristiche metallurgiche e meccaniche, lo spessore è determinato dalla quantità di metallo immessa.

TENSIONE SUPERFICIALE- fornisce indicazioni sulla bagnabilità della forma e sulla capacità di un metallo fuso di fluire in sezioni sottili- una superficie bagnabile permette il riempimento di cavità di piccolo diametro- ha un ruolo importante nello schiacciamento delle bolle d'aria nella forma

COLATA CONTINUA3- (FABBRICAZIONE PER FUSIONE)

INTRODUZIONE

Principio: colare con continuità acciaio liquido trasformandolo in barre di metallo. A seconda delle dimensioni si distinguono diversi semilavorati: bramme (o "slab", sono delle barre con una dimensione molto più grande dell'altra, usate per lamiere), blumi (o "blooms", hanno due dimensioni uguali ed abbastanza grandi, sono corti, usati per forme strutturali)

che permette il ricambio della siliera mantenendo un flusso continuo attraverso le varie linee, dette strand. Segue una via a rulli che imprime una certa velocità, di media tra 0.3/3 m/min. Se colassi velocemente potrei avere meno linee ma anche una minore affidabilità. C'è poi un sistema di taglio che taglia gli strand in semilavorati di lunghezza finita. Gli strand vengono raccolti nella placca e, dopo averli riscaldati in un forno alla temperatura di laminazione, vengono portati al laminatoio. Nella paniera troviamo una valvola a saracinesca, il flusso d'acciaio è regolare e senza turbolenze e deve essere al corretto superheat, con una piccolissima tolleranza. In caso di rottura della linea di colata si ha il breakdown, seguono il menisco (divide il metallo fuso dall'esterno) e la pelle (materiale solidificato). Nella lingottiera il calore è smaltito dall'acqua di raffreddamento, si forma così la pelle, che incrementa di spessore.

Questo è il raffreddamento secondario. LINGOTTIERA è l'unica parte esposta all'acciaio fuso, deve generare una pelle solida ed omogenea per garantire il trasferimento del calore. Esistono vari tipi di lingottiera: a piastre (per bramme e blumi, sono costose e complicate, sono le più diffuse), tubolare (per piccoli blumi, sono economiche e facili da produrre), ad ampiezza variabile (per bramme a lunghezza variabile), per colata combinata (forme complesse).

Le lingottiere a piastre sono costituite da rame elettrolitico laminato, raffreddate ad acqua con zona di raffreddamento tra 600/900 mm e temperatura tra 100/250 gradi. C'è uno stopper.

Per evitare che lo strato di pelle si incolli alla lingottiera: utilizzo l'oscillazione e la lubrificazione (ad olio o con polveri).

Funzioni polvere da lingottiera: protegge la superficie liquida dell'acciaio dall'ossidazione, isola termicamente la linea, assorbe inclusioni non metalliche, controlla