{"id":13809,"date":"2021-08-26T23:30:13","date_gmt":"2021-08-26T22:30:13","guid":{"rendered":"https:\/\/metalpie.com\/blog\/casting-defects\/"},"modified":"2025-07-22T15:15:36","modified_gmt":"2025-07-22T07:15:36","slug":"difetti-di-fusione","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/metalpie.com\/it\/blog\/difetti-di-fusione\/","title":{"rendered":"Difetti di fusione"},"content":{"rendered":"

In ogni processo di ingegneria, i difetti di fusione sono un evento frequente. Qualsiasi approccio presenta alcune limitazioni che causano difetti. \u00c8 possibile ottenere un getto privo di difetti grazie a una progettazione e a una formatura adeguate, ma le regole di controllo e l'intervento umano sono la causa della maggior parte dei difetti. Possiamo ridurre i difetti di colata con il giusto aiuto sul lavoro.<\/p>\n\n\n\n

In generale, un buon prodotto di fusione presenta alcuni difetti. Pertanto, le fonderie lavorano per ridurre questi difetti. Le tecniche di controllo non distruttive, come gli ultrasuoni, la radiografia, le particelle magnetiche, la penetrazione della matrice e altre, possono rilevare questi difetti di fusione. Oggi analizzeremo alcuni difetti tipici della fusione, le loro cause e come risolverli.<\/p>\n\n\n\n

Tipi di difetti di fusione<\/h2>\n\n\n\n

Una variet\u00e0 di fattori pu\u00f2 causare molti tipi di difetti. Alcuni dei rimedi a un tipo di difetto possono creare un altro tipo di problema. Questa sezione illustra i tipi pi\u00f9 comuni di difetti di fusione riscontrati nei processi di fusione dei metalli.<\/p>\n\n\n

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\"Campione
Difetti di colata da ritiro assiale (Fonte: dati sull'acciaio<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Difetti di colata da ritiro<\/h2>\n\n\n\n

Il ritiro di solidificazione si verifica quando il metallo passa da liquido a solido, mentre la contrazione termica si verifica quando si raffredda a temperatura ambiente. Di conseguenza, lo studio include delle tolleranze di ritiro nella progettazione dei componenti fusi per garantire che raggiungano le dimensioni richieste.<\/p>\n\n\n\n

Ad esempio, l'acciaio fuso si ritira a un tasso di 14 pollici per piede, dando luogo a fusioni dall'aspetto grezzo. Le tolleranze di ritiro per i diversi metalli sono note e un progettista di stampi esperto terr\u00e0 conto del ritiro durante la costruzione di uno stampo.<\/p>\n\n\n\n

Il ritiro pu\u00f2 anche contribuire a creare problemi nei prodotti fusi, come cedimenti e perdite. A volte questi difetti sono visibili sulla superficie della colata e possono essere identificati visivamente mediante coloranti penetranti o altri metodi non distruttivi. I difetti interni alla colata sono spesso difficili da individuare e richiedono un esame a raggi X o un test distruttivo. Il termine \"difetti di ritiro aperti e chiusi\" si riferisce a entrambi i tipi di problemi.<\/p>\n\n\n\n

Difetto di colata da ritiro aperto<\/h2>\n\n\n\n

I tubi possono svilupparsi in superficie ed estendersi nel corpo della colata se il metallo si raffredda e si ritira senza che il liquido sia sufficiente a riempire i fori. Allo stesso modo, lo studio si riferisce ai difetti superficiali come difetti di grotta o di lavandino che si estendono sulla faccia. In entrambi i casi, i difetti vengono esposti all'ambiente e l'aria sostituisce il metallo fuso.<\/p>\n\n\n\n

Nelle ultime fasi della solidificazione, le cricche e le lacerazioni sono comuni. Possono verificarsi in corrispondenza di improvvisi cambiamenti nella concentrazione delle sollecitazioni, come nel caso di un nastro sottile che collega due porzioni pesanti. Possono anche verificarsi nelle celle piene dove si accumula il calore e quando c'\u00e8 un tiraggio preliminare parziale.<\/p>\n\n\n\n

Il canale di colata, che \u00e8 il canale attraverso il quale la macchina versa il metallo fuso in uno stampo, \u00e8 la fonte pi\u00f9 frequente di ritiro. Il metallo impiega pi\u00f9 tempo a contrarsi e a solidificarsi in alcuni punti, come le parti pi\u00f9 pesanti dello stampo, riducendo la disponibilit\u00e0 di materiale di alimentazione e aumentando la probabilit\u00e0 di ritiro, soprattutto se il canale di colata \u00e8 troppo stretto per la quantit\u00e0 di flusso. Un canale di colata correttamente dimensionato, collegato direttamente alla sezione pesante, pu\u00f2 riempire il foro di ritiro e fornire il materiale di alimentazione necessario per contrastare il ritiro durante il raffreddamento della sezione. Inoltre, l'utilizzo di una porta arrotondata sul canale di colata piuttosto che una porta piatta o quadrata pu\u00f2 ridurre la possibilit\u00e0 di sviluppare difetti.<\/p>\n\n\n\n

Difetti di fusione da ritiro chiuso<\/h2>\n\n\n\n

La porosit\u00e0 \u00e8 uno dei difetti pi\u00f9 comuni nelle fusioni e deriva dai gas intrappolati nel metallo fuso e dal ritiro quando la fusione si raffredda. La forma pi\u00f9 frequente di porosit\u00e0 \u00e8 la porosit\u00e0 da ritiro, tipicamente visibile sulla superficie di un componente fuso come piccoli fori o fratture. Sebbene questi fori sembrino sferici, hanno una forma angolare e possono sviluppare cricche interne ramificate.<\/p>\n\n\n\n

Questo tipo di ritiro \u00e8 particolarmente comune nei componenti spessi a pi\u00f9 angoli, quando il metallo si raffredda e si indurisce in modo non uniforme. La porosit\u00e0 pu\u00f2 verificarsi all'interno della colata senza essere visibile sulla superficie del pezzo. Quando il metallo solidificato circonda il metallo liquido, il metallo fuso non riesce a riempirsi dietro il liquido mentre si raffredda e si ritira, dando origine a questo difetto.<\/p>\n\n\n\n

Prevenzione<\/h2>\n\n\n\n

Utilizzando una materozza sottile o affusolata, \u00e8 possibile che il metallo fuso venga spruzzato anzich\u00e9 versato nella cavit\u00e0. In questo caso, alcune parti del pezzo iniziano a indurirsi prima di riempire lo stampo. Il flusso di metallo fuso nella cavit\u00e0 deve essere il pi\u00f9 costante possibile, e un canale di colata centrale pi\u00f9 prominente o una disposizione di pi\u00f9 canali di colata pu\u00f2 aiutare in questo senso.<\/p>\n\n\n\n

Il processo utilizza dei riser per garantire una quantit\u00e0 di materiale fuso sufficiente a riempire gli spazi vuoti quando il componente si solidifica e si restringe. Le dimensioni delle nervature devono essere tali da essere le ultime a congelare. A volte si aggiunge un isolante per raggiungere questo obiettivo.<\/p>\n\n\n\n

\"\\colata\"
Figura: Porosit\u00e0 del gas (Fonte: Hadian, R. & Emamy, M. & Campbell, John. (2009). Modifica del composito a matrice metallica Al-Mg 2 Si fuso con il Li. Metallurgical and Materials Transactions B-process Metallurgy and Materials Processing Science - METALL MATER TRANS B. 40. 822-832. 10.1007\/s11663-009-9251-1.)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Porosit\u00e0 del gas<\/h2>\n\n\n\n

L'aria e i vapori intrappolati possono causare porosit\u00e0 sulla superficie o all'interno della colata. A differenza della forma solida, il metallo fuso pu\u00f2 trattenere una grande quantit\u00e0 di gas disciolti, con conseguente porosit\u00e0 gassosa. Di conseguenza, quando la sostanza si raffredda, si sviluppano bolle di gas. Durante il processo di fusione, la turbolenza pu\u00f2 potenzialmente introdurre gas. Questo difetto si verifica quando il metallo fuso viene introdotto nello stampo troppo velocemente.<\/p>\n\n\n\n

La scarsa ventilazione di stampi e anime e l'insufficiente asciugatura di stampi e anime causano la porosit\u00e0 del gas.<\/p>\n\n\n\n

Fori di spillo<\/h2>\n\n\n\n

All'esterno della colata o al di sotto della superficie della scaglia, la ghisa nodulare o compattata, la ghisa malleabile e le fusioni in acciaio sono quelle che pi\u00f9 facilmente presentano bolle o vuoti.<\/p>\n\n\n\n

I fori di spillo possono svilupparsi in piccoli gruppi o in un'ampia regione, danneggiando qualsiasi parte della colata. A volte sono evidenti solo dopo la lavorazione, anche se sono sempre visibili a occhio nudo.<\/p>\n\n\n\n

I fori di spillo possono apparire come bolle nodulari di metallo nudo o bolle con pelle di grafite o cavit\u00e0 pi\u00f9 estese di forma irregolare seguite da scorie o ossidazione.<\/p>\n\n\n\n

Fori aperti<\/h2>\n\n\n\n

Questi soffioni sono visibili sulla superficie della colata e sono pi\u00f9 semplici da individuare rispetto ai soffioni sotterranei.<\/p>\n\n\n\n

Prevenzione<\/h2>\n\n\n\n

Prima della colata di liquido, una buona progettazione dello stampo pu\u00f2 ridurre la porosit\u00e0 del gas o iniettare azoto nella lega di alluminio. Si pu\u00f2 anche ricorrere all'ippatura per rimuovere piccole quantit\u00e0 di porosit\u00e0 dall'interno della colata. In questa tecnica il getto viene posto in un forno ad alta temperatura e contenuto in un contenitore pressurizzato. La colata viene successivamente riscaldata in un gas inerte, pi\u00f9 spesso argon, per rimuovere i componenti porosi applicando una pressione isostatica.<\/p>\n\n\n\n

Per fondere il metallo nel vuoto, in un'atmosfera con gas a bassa solubilit\u00e0 o sotto un flusso che inibisce il contatto con l'aria, \u00e8 necessario innanzitutto includere eccellenti tecniche di flussaggio e fusione. In secondo luogo, aumentare la permeabilit\u00e0 ai gas delle sabbie pi\u00f9 grossolane e a maggiore permeabilit\u00e0. Successivamente, l'aumento della permeabilit\u00e0 di stampi e anime consente all'aria e ai gas di uscire dalla cavit\u00e0 dello stampo. Infine, asciugare gli stampi e le anime prima di utilizzarli, mantenerli asciutti e ridurre la temperatura del metallo durante la colata per aumentare il ritmo di solidificazione.<\/p>\n\n\n\n

Difetti di colata del metallo<\/h2>\n\n\n\n

Durante la colata del metallo nello stampo possono verificarsi dei difetti. I difetti di colata rientrano in una delle seguenti categorie. I difetti di colata pi\u00f9 comuni sono gli errori di esecuzione, le chiusure a freddo e le inclusioni.<\/p>\n\n\n\n

\"\\colata\"
Chiusura a freddo (Fonte: Editoria scientifica e accademica<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Chiusura a freddo<\/h2>\n\n\n\n

La chiusura a freddo \u00e8 un difetto superficiale che si presenta come una linea o una frattura sulla superficie di colata con un bordo circolare. Questo difetto \u00e8 evidente all'occhio umano e causa il rigetto del getto, risultando in un'area debole.<\/p>\n\n\n\n

I flussi di metallo fuso che entrano nello stampo da due porte si incontrano in una giunzione. Le basse temperature alla giunzione possono impedire la fusione, causando l'indurimento dei flussi prima della fusione, con conseguente chiusura a freddo.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

La mancanza di fluidit\u00e0 del metallo fuso o un sistema di chiusura mal progettato sono le cause pi\u00f9 comuni di chiusura a freddo. Il metodo pi\u00f9 semplice per evitare chiusure rigide consiste nel rendere pi\u00f9 fluido il metallo fuso. Questa tecnica pu\u00f2 essere applicata in vari modi. In primo luogo, ottimizzare il meccanismo di chiusura per ridurre i percorsi trasversali stretti e mantenere corti i percorsi di flusso. In secondo luogo, per evitare una solidificazione prematura, aumentare la temperatura di colata. In terzo luogo, aumentare la permeabilit\u00e0 ai gas dello stampo.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Disavventure<\/h2>\n\n\n\n

Le chiusure a freddo e gli errori di produzione hanno molto in comune. Gli errori di esecuzione si verificano quando il metallo liquido \u00e8 troppo freddo per raggiungere i bordi della cavit\u00e0 dello stampo prima di congelarsi e indurirsi. Il metallo liquido non riempie la camera dello stampo. Gli errori di esecuzione sono le parti dello stampo e lo stampo non le riempie.<\/p>\n\n\n\n

La solidificazione prematura si verifica per gli stessi motivi per cui si verifica la chiusura a freddo. Se si verificano errori di produzione, controllare il progetto dello stampo, il sistema di chiusura e la fluidit\u00e0 del metallo fuso.<\/p>\n\n\n\n

Colpi di freddo<\/h2>\n\n\n\n

Se un liquido schizza durante la colata, possono formarsi dei globuli solidi. Questi globuli si incastrano nella colata quando si congelano. Il processo forma colpi freddi come una palla, una goccia o una perla e si collega solo al metallo.<\/p>\n\n\n\n

Considerare la possibilit\u00e0 di modificare i processi di versamento per ridurre la turbolenza e di modificare i progetti dei sistemi di dosaggio per ridurre la velocit\u00e0 della porta per evitare schizzi e colpi freddi.<\/p>\n\n\n\n

Inclusione<\/h2>\n\n\n\n

Sulla superficie della colata si possono osservare queste croste metalliche irregolari. Le croste hanno uno spessore di pochi centimetri, ma sono visibili a occhio nudo. I bordi taglienti, le forme irregolari e il forte legame con la colata sono caratteristiche comuni.<\/p>\n\n\n\n

Le croste e le code di ratto sono strettamente collegate e spesso si presentano insieme. Questo processo di solito rimuove le croste per esporre la coda di topo. Quando il metallo fuso contenente particelle di scoria viene iniettato nelle cavit\u00e0 dello stampo e si indurisce, si verifica l'inclusione di scorie.<\/p>\n\n\n\n

\u00c8 possibile evitare l'inclusione di scorie con una semplice modifica. Prima di introdurre il metallo fuso nella cavit\u00e0 dello stampo, rimuovere le particelle di scoria.<\/p>\n\n\n\n

\u00c8 possibile rimuovere le scorie metalliche trattandole con un fondente sotto vuoto o in un ambiente inerte. Inoltre, \u00e8 possibile aggiungere sostanze chimiche alla miscela per indurre le scorie a galleggiare in alto, dove sar\u00e0 facile individuarle e rimuoverle prima del versamento. In alternativa, si pu\u00f2 utilizzare un mestolo speciale che versa il metallo dal basso. Infine, pu\u00f2 essere utile includere un filtro ceramico nel sistema di chiusura.<\/p>\n\n\n\n

\"\\"\\"\"\/
Difetti metallurgici (Fonte: Mashinini, P. M. (2010). Finestra di processo per la saldatura per attrito di 3 mm di titanio (Ti-6Al-4V)).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Difetti di fusione metallurgica<\/h2>\n\n\n\n

Questo tipo di difetto di fusione \u00e8 prevalente nelle tecniche di fusione dell'acciaio. Nella maggior parte dei casi si incontrano due tipi di difetti metallurgici.<\/p>\n\n\n\n

Lacrime calde<\/h2>\n\n\n\n

Le crepe si presentano come fessure irregolari disposte in modo ramificato. Si pu\u00f2 notare che alcune crepe sono evidenti senza ingrandimento, mentre altre potrebbero richiederlo. Quando la colata si raffredda, verso la fine della solidificazione, si verificano degli scatti.<\/p>\n\n\n\n

Le lacerazioni a caldo emergono se il metallo di formatura non \u00e8 abbastanza resistente da sopportare le sollecitazioni di trazione durante la solidificazione. Una cattiva progettazione dello stampo \u00e8 la causa principale delle lacerazioni a caldo. \u00c8 possibile risolvere efficacemente questi problemi modificando lo stampo per migliorare la collassabilit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Punti difficili<\/h2>\n\n\n\n

I punti caldi sono aree pi\u00f9 difficili rispetto al resto della regione. Questa situazione \u00e8 dovuta al fatto che si sono raffreddate pi\u00f9 velocemente del materiale circostante. Le aree dure possono ostacolare la lavorazione e portare a una maggiore usura degli utensili.<\/p>\n\n\n\n

I punti caldi sono una conseguenza diretta di un raffreddamento insufficiente. Se i punti caldi sono un problema per voi, ci sono due opzioni. Innanzitutto, modificare la tecnica di raffreddamento. In secondo luogo, considerare la possibilit\u00e0 di modificare la composizione chimica del metallo.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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