Tecnologia Meccanica prova di trazione e Fonderia

FORMATURA AUTOMATICA

La terra viene preparata tramite compressione e vibrazione.

FORMATURA IN MOTTA

Fusione senza una staffa.

SHEL MOLDING

Processo di formatura in guscio. La forma è un guscio sottile di sabbia tenuto insieme da un

legante di resina termoindurente. 13

(1)

(2)

(3) preindurimento

(4) forno: indurimento completo.

(5)

(6)semigusci posizionati con graniglia di metallo per sostenere i gusci.

La fase di ramolaggio delle anime è molto complicata.

Il modello in metallo è molto costoso.

Vantaggi: Svantaggi:

La superficie dalla forma è più liscia Necessità di un modello in metallo a

• •

di quella ottenuta in sabbia. Quindi volte molto costoso.

miglior scorrimento del metallo

liquido.

Si possono ottenere basse rugosità.

• La cedevolezza della forma è

• sufficiente per evitare rotture.

Applicazioni:

grandi lotti di produzione, ingranaggi, corpi valvola, boccole, alberi a camme. 14

COLATA IN POLIESTERE ESPANSO

Processo che utilizza una forma in sabbia pressata attorno ad un modello di poliestere espanso che

evapora quando entra in contatto con il metallo fuso. Nel poliestere espanso sono inclusi anche i

sistemi di colata e alimentazione.

Per pezze unici il poliestere è preparato manualmente, per grandi lotti si usano processi di

stampaggio automatizzato.

Il modello è rivestito con un composto refrattario per migliorare la sua resistenza ad alte

temperature.

Vanataggi Svantaggi

Non ci sono problemi di estraibilità Serve un modello per ogni getto.

• •

del modello Necessità di una porosità elevata

• della forma.

La progettazione è semplificata.

• Ridotte velocità di colata.

• Se il calore del metallo fuso anticipa

• il fronte metallico il poliestere

evapora prima del contatto con il

metallo fuso.

Non si possono mettere le anime,

• bisogna metterle nel modello e

considerare le portate d’anima.

Applicazioni

Basamenti di motori.

MICROFUSIONE (fusione a cera persa) 1. A guscio ceramico. Un modello in cera viene

rivestito da un materiale refrattario (ceramica)

per creare un guscio. Il modello si scioglie prima

della colata del metallo fuso.Bisogna considerare

anche il ritiro della cera nel dimensionamento.

2. Nella staffa. Il modello in cera viene messe

nelle staffe con la terra. Si fa sciogliere la cera e

avviene l’indurimento del legante. 15

Vantaggi: Svantaggi:

Buone tolleranze. Processo complicato e costoso.

• •

Pezzi esternamente complessi. Anime (attenzione ai fori). Sono

• • generalmente in quarzo e vengono

Buona finitura superficiale.

• rotte con un solvente chimico.

Pezzi net shape/ near net shape

• Piccole dimensioni.

•

Applicazioni:

Pezzi di piccole dimensioni, molte leghe.

Palette di motori a turbina, gioielli, protesi dentali.

COLATA IN GESSO E IN CERAMICA

La colata in gesso è simile alla colata in sabbia, tranne per il fatto che la forma è fatta di gesso

(CaSO4-2H2O) invece che di sabbia.

La realizzazione della forma è ottenuta grazie a una miscela di gesso e acqua che viene versata su

un modello di plastica o di metallo posto in un contenitore e poi fatta indurire.

La colata in ceramica è simile a quella in gesso, solo che la forma è fatta di materiali ceramici

refrattari in grado da sopportare temperature più elevate del gesso. La colata in ceramica può

quindi essere usata per acciai, ghise e altre leghe ad alta temperatura.

Vantaggi: Svantaggi:

La consistenza fluida della miscela L’indurimento dello stampo di gesso è

• •

di gesso le permette di scorrere uno dei maggiori svantaggi di questo

facilmente intorno al modello, processo, almeno per produzioni

riproducendo i dettagli della elevate.

superficie. La robustezza della forma diminuisce

• se il gesso diventa troppo disidratato,

Buona finitura superficiale, la

• buona accuratezza dimensionale, e ma un’umidità troppo alta può causare

la possibilità di realizzare sezioni dei difetti al pezzo durante la colata.

sottili. La forma non è permeabile, quindi non

• permette l’uscita del gas dalla cavità.

Le forme in gesso non sono in grado di

• sopportare le temperature elevate

sopportate dalle forme in sabbia. 16

Campi di applicazione:

Metalli a basso punto di fusione, come leghe di alluminio, magnesio e rame.

Le applicazioni comprendono stampi per plastica e gomma, pompe, turbine e altre parti a

geometria relativamente complessa.

Le dimensioni dei pezzi variano da circa 20 g a più di 100 kg.

DIFITTI SPECIFICI DELLE COLATE IN TERRA:

Porosità superficiali.

Punte di spillo.

Inclusioni.

Penetrazione del metallo nella forma.

Disallineamento delle staffe.

Spostamento dell’anima.

2. COLATA IN FORMA PERMANENTE

Le forme vanno aperte, non rotte. Bisogna quindi considerare gli angoli di sformo.

I costi aumentano di molto quindi le colate in forma permanente sono giustificate solo per gradni

lotti di produzione.

Le pressioni all’interno della forma sono maggiori.

Le proprietà meccaniche sono migliori.

Lo stampo metallico, in acciaio o ghisa, è costituito da due semistampi progettati in modo da essere

aperti e chiusi con semplicità.

COLATA IN CONCHIGLIA

Uno stampo è sempre fermo. Si

possono utilizzare le anime per

creare le geometrie interne dei

pezzi. Generalmente lo stampo

prima della colata viene

preriscaldato e spruzzato con un

distaccante. C’è una pressa che contrasta le spinte metallostatiche. A bassa pressione le anime sono

realizzate in sabbia e legante mentre a pressioni più elevate sono realizzate in metallo. 17

Sono presenti degli eiettori, dei dispositivi per

l’estrazione del pezzo. Lo stampo subisce un preriscaldo

perché è sottoposto a cicli termici. Spostandosi verso

l’interno dello stampo il ciclo termico è a temperatura

minore. Ci sono quindi delle tensioni termiche di ritiro

nello stampo e possono romperlo. Lo stampo allora va

raffreddato quando è caldo e raffreddato quando è freddo

per evitare sbalzi termici.

Vantaggi: Svantaggi:

Il processo si può applicare solo a

•

Buona finitura superficiale

• metalli basso fondenti.

Ottimo controllo dimensionale

• Permette geometrie meno complesse

•

La solidificazione più rapida

• rispetto ad una colata in sabbia.

permessa dagli stampi metallici Non si possono colare acciai.

•

permette di ottenere una grana più

fine che comporta a una maggior

robustezza del pezzo.

Campi di applicazione:

Processi che consentono una forte automazione visti i grandi lotti che motivano una produzione di

questo tipo: pistoni di automobili, corpi di pompe e parti di aerei e missili.

COLATA IN BASSA PRESSIONE

il metallo fuso viene iniettato nella cavità a una pressione di circa 0,1 MPa dal basso verso l’alto.

Il vantaggio di questo approccio rispetto alla colata tradizionale è che il metallo fuso viene

introdotto nello stampo direttamente dal crogiolo senza essere esposto all’aria. In questo modo si

18

minimizzano la porosità e i difetti di ossidazione e anche le proprietà meccaniche del grezzo di

conseguenza sono migliori. All’esterno della camera di fusione si trova del gas inerte. Aumentando

la pressione di questo il metallo liquido fluisce nello stampo.

PRESSOFUSIONE

Processo di colata in forma permanente in cui il metallo fuso viene iniettato nella cavità dello

stampo ad alta pressione.

La pressione è mantenuta costante durante la fase di solidificazione e al termine lo stampo viene

aperto.

Il processo è generalmente fortemente automatizzato: lo stampo è montato su un sistema

chiamato pressa ad iniezione che è in grado di produrre pezzi di continuo senza bisogno

dell’intervento umano.

PRESSOFUSIONE IN CAMERA CALDA: INIETTOFUSIONE Il metallo viene fuso in un crogiolo

collegato alla macchina e poi un pistone

inietta il metallo fuso ad alta pressione

nello stampo. La pressione va da 7 a 35

MPa. Il sistema nella camera calda è

molto sollecitato dalla temperatura

elevata quindi il bagno fuso non può

essere a temperatura troppo elevata.

Questo processo può essere applicato

quindi solo a metalli basso fondenti

perché la macchina porta il metallo a

T>di T .

liquidus

La durata del processo è nell’ordine di poche decine di secondi. Il pistone della pressa oltre ad

applicare una pressione chiude la luce da cui entra il metallo fuso nel cilindro.

ATTENZIONE: il pistone non deve grippare. Evento molto probabile data la temperatura elevata.

ATTENZIONE: la superficie a contatto con il metallo liquido può causare inquinamento del metallo

e usura elevata del pistone. Quindi al posto del pistone si può usare un gas in pressione.

ATTENZIONE: nella parte di sinistra l’estrazione può anche essere complicata per

movimentazione stampo, anime e getto.

La produzione è nell’ordine dei 500 pezzi/ora.

QUANTA MASSA DEVO METTERE? La pressa deve imprimere una forza molto elevata, che 19

aumenta all’aumentare delle dimensioni del pezzo.

PRESSOFUSIONE IN CAMERA FREDDA Il fluido è colato da un crogiolo nella

camera di iniezione non riscaldata e poi

spinto nello stampo.

Il metallo viene portato a temperatura

T<T ma comunque a T>T

liquidus solidus.

Si spende molto sulla forza impressa

dal pistone per risparmiare sull’energia

per riscaldamento.

il ritmo produttivo è inferiore a quello della pressofusione in camera calda.

Gli stampi sono in acciaio, tungsteno e molibdeno perché hanno buone qualità refrattarie.

Una ulteriore complicazione è data anche dal sistema di riscaldamento e raffreddamento dello

stampo.

Il corretto spostamento della piastra mobile è dato da barre, colonne e guide.

La pressa tiene bloccata la piastra mobile durante l’iniezione.

In genere per un pezzo da 200x500 mm ho una forza di 10 N. quindi il processo va bene per pezzi

6

piccoli.

Vantaggi: Svantaggi:

Limitazioni geometriche per

•

Elevata produzione.

• consentire estrazione del pezzo

Tolleranze dimensionali molto

• strette.

Buona finitura superficiale.

• Spessori sottili. Fino a 0,5mm.

• Raffreddamento rapido.

• Granulometria fine e buone

• proprietà meccaniche. 20

Campi di applicazione: componenti del sistema frenante, cerniere per arredamenti, di motori e