Esistono migliaia di sagomatori di metallo in questo mondo. A seconda della complessità delle strutture metalliche e del design, il metodo di fusione del metallo rientra in questa tecnologia di produzione. Di seguito, esamineremo 10 diversi tipi di metodi di fusione.
Tipi di metodi di colata che utilizzano stampi sacrificabili
Quando si tratta di fondere metalli ferrosi, le tecnologie degli stampi monouso sono le più evidenti. Sono meno costosi perché non devono resistere alle alte temperature.
Colata a iniezione (fusione a cera persa)
La colata in sabbia è di gran lunga il metodo più diffuso di fusione dei metalli, ma presenta uno svantaggio che la rende inadatta ad alcune applicazioni.
In questo processo, è necessario rimuovere i modelli di colata in sabbia dagli stampi generati, il che può richiedere molto tempo.
I modellisti devono valutare attentamente le esigenze del modello in ogni fase del processo di colata, compresi i requisiti di sformo, la posizione delle linee di divisione, le porte, i riser e le anime.
La tecnica di fusione a cera persa, di investimento o di precisione, è un'alternativa alla fusione in sabbia che può essere utilizzata con un'ampia gamma di metalli, comprese le leghe ferrose ad alto punto di fusione, evitando alcuni dei problemi di modellazione della fusione in sabbia.
Colata in sabbia
Il processo più diffuso di fusione dei metalli è la fusione in sabbia. Si tratta di un processo industriale vecchio di tremila anni: le prime testimonianze della fusione in argilla risalgono alla Cina della dinastia Shang (dal 1600 al 1046 a.C. circa).
Non sorprende che questo metodo di fusione sia ancora largamente diffuso: la sabbia è poco costosa, abbondante, malleabile e resistente al calore.
Questa colata di metallo scuote i nuclei di sabbia, che possono essere facilmente rimossi utilizzando una tavola vibrante. Le guide e i cancelli, che guidano il metallo nella cavità dello stampo, sono tagliati a mano da un modellatore esperto o sono inclusi nel progetto.
Stampaggio a conchiglia
Lo stampaggio in conchiglia è una tecnica di colata in sabbia che consente di ottenere tolleranze dimensionali più ristrette. È paragonabile allo stampaggio in sabbia, con l'eccezione che la sabbia viene miscelata con una resina.
Su ogni lato del modello di stampaggio in metallo caldo, viene versata una combinazione di sabbia e resina. Questa miscela si scioglie in un guscio e si raffredda. Unisce i "gusci" dello stampo e spesso è trattenuta da una fiasca di sabbia.
Questi gusci producono uno stampo estremamente preciso perché la resina fornisce un supporto supplementare alle superfici interne.
Stampo completo o schiuma
Questo processo di fusione utilizza una miscela di metodi di colata di sabbia e di investimento nell'intero processo di stampo o di fusione della schiuma. Tuttavia, il design è realizzato in polistirene espanso.
Questo processo può rendere il modello schiumato completo di un sistema di cancelli e guide e l'eliminazione della tolleranza di tiraggio.
E a volte rimuove il disegno prima del riempimento; tuttavia, con alcune schiume, è possibile omettere parte del disegno in situ nello stampo per vaporizzarlo quando si inserisce rapidamente il metallo caldo.
Tipi di metodi di fusione che utilizzano stampi riutilizzabili
L'utilizzo di uno stampo metallico riutilizzabile è il metodo più tipico per riempire lo stampo per gravità; tuttavia, è possibile utilizzare anche la pressione del gas o il vuoto. Le fusioni cave sono applicabili per l'utilizzo di una versione del metodo di colata per gravità nota come slush casting.
Le leghe di alluminio, magnesio e rame sono metalli comuni per la colata. Anche le leghe di stagno, piombo e zinco e le leghe di ferro e acciaio sono adatte agli stampi in grafite.
Quando il metallo viene iniettato nella cavità dello stampo, il processo di gravità inizia con il preriscaldamento dello stampo a 150-200 °C (300-400 °F) per rendere più fluido il flusso del metallo e prevenire danni termici alla colata.
Il metodo degli stampi riutilizzabili prevede sei metodi che dipendono dai diversi tipi di stampo e dai metodi di colata.
Stampi permanenti
La composizione permanente degli stampi ha diversi punti di fusione eccellenti rispetto al metallo utilizzato per riempirli. Versare il metallo in uno stato fluido senza pressione esterna è la fase principale di questo processo di fusione. Le anime permanenti devono essere abbastanza semplici da poter essere rimosse dalla fusione completata e riutilizzate.
Il processo di stampaggio impiega occasionalmente questi stampi nella fusione del ferro e delle leghe a bassa temperatura. Il flusso di lavoro industriale più frequente utilizza tavole rotanti piuttosto che linee di assemblaggio. Quando ogni stampo passa alla stazione successiva, vengono eseguite singole procedure come il rivestimento dello stampo, l'installazione delle anime, la chiusura dello stampo, il colaggio, l'apertura dello stampo e l'espulsione del getto.
Stampi semipermanenti
La differenza principale tra la colata in stampo semipermanente e la colata in stampo permanente è che le anime utilizzate nel processo di colata possono essere anime di sabbia sostituibili. Le anime in sabbia consentono forme più complesse, poiché non devono essere recuperate intatte dalla colata finale.
Se si lascia un foro nella colata per estrarre le anime, queste possono essere "scosse" su un tavolo vibrante e drenate come sabbia in una clessidra. Solo il pezzo colato contro lo stampo metallico ha la tolleranza, la densità e i vantaggi estetici della colata in stampo permanente.
Colata di fango
Ricoprendo semplicemente l'interno dello stampo con un po' di metallo e formando una "pelle" metallica, questo processo di colata dal nome colorato produce getti cavi senza bisogno di anime. A seconda della velocità di indurimento del metallo o di altri materiali, esistono diversi approcci alla fusione in fanghiglia.
Un approccio prevede il versamento di piccoli volumi di liquido in uno stampo e la sua rotazione per rivestire l'interno di metallo. In un altro caso, il fondatore può riempire lo stampo e poi versare il materiale in eccesso una volta trascorso un determinato periodo di tempo. Metalli come lo zinco, l'alluminio e il peltro vengono abitualmente fusi.
Colata centrifuga
Questo processo di colata alimenta uno stampo raffreddato ad acqua che ruota ad alta velocità intorno al suo asse centrale come metallo liquido nella sua imprecisa colata centrifuga. Il metallo liquido viene trascinato in uno strato uniforme sulla superficie dello stampo dalla forza centrifuga. Affinché questo approccio funzioni, la colata finale deve avere geometrie uniformi attorno all'asse di rotazione. Di conseguenza, questo metodo di colata è adatto a stampi generalmente cilindrici o circolari, come tubi o anelli.
Colata a pressione
Oltre alla gravità, le tecnologie di colata a pressione regolano il flusso di metallo in uno stampo permanente. Nella colata a pressione si utilizzano aria o gas, vuoto, forze meccaniche o centrifughe. Queste tecniche consentono alle fonderie di regolare con precisione il ritmo di riempimento di uno stampo: la gravità esercita sempre la stessa forza, ma le forze prodotte possono variare.
Pressofusione
Le macchine per la pressofusione sono costituite da una vasca contenente metallo fuso, da uno stampo metallico a due piani e da un sistema di iniezione che aspira il materiale e lo spinge nello stampo sotto pressione.
Utilizza uno stampo aperto per avviare il processo di pressofusione. Gli ugelli spruzzano un lubrificante nello stampo per evitare che l'oggetto si attacchi. Questo processo sigilla i due lati dello stampo e inietta lo stampo chiuso con un ugello a pressione. Prima che lo stampo si apra, la colata fresca ha la possibilità di raffreddarsi. La nuova colata viene spinta fuori dallo stampo da perni di espulsione e il processo ricomincia da capo.