Avevamo anticipato che i metodi di preparazione della forma si distinguono in due gruppi:
• Permanente: la forma è progettata e realizzata per un numero elevato di colate
• Transitoria: ogni forma può essere utilizzata per una sola colata (forme perdute)
In questa sezione tratteremo la colata in forma permanente, che può avvenire in:
- conchiglia per gravità e pressofusione
- per colata centrifuga
Fusione in conchiglia per gravità
Per la produzione in grandi serie di getti, per produzioni industriali (abbinata spesso a procedure automatizzate) è conveniente procedere con forme scomponibili in metallo, chiamate appunto conchiglie. Sono in genere realizzate in ghisa (G25, G30), non trattata, raramente in acciaio.
Oltre ad un canale a forma conica, per introdurre il metallo fuso, nelle conchiglie sono ricavati sottilissimi canali per lo sfogo dell’aria e del gas al momento della colata.
Solitamente le conchiglie sono divise in due parti, una fissa e una mobile per consentire l’estrazione del getto; per facilitarne il montaggio sono previste su una di esse, le spine di acciaio di centramento. L’estrazione deve avvenire in modo rapido perché il ritiro subito dal metallo nella solidificazione potrebbe portare alla rottura del getto all’interno della conchiglia.
I metalli più idonei alla colata sono il bronza, l’ottone, le leghe dell’alluminio e dello zinco. La produzione che si ottiene è rapida, di ottimo aspetto superficiale e di buone caratteristiche meccaniche.
Il costo degli stampi è piuttosto elevato ma la loro durata è lunga e la forma deve essere semplice, di piccole dimensioni e non troppo spessa
L’unica azione che spinge la lega fusa a riempire la conchiglia è la gravità: cioè si cola direttamente dal crogiolo nel bacino di colata realizzato nella conchiglia.
L’anima
I sottosquadri vengono risolti con l’uso di tasselli mobili.
Le anime posso essere di due tipi:
•Quando la forma è complessa e crea troppi problemi per l’estrazione dal getto, si realizza in terra.
•In altri casi si realizzano in acciaio, provvedendo a realizzarle in parti scomponibili se sono presenti sottosquadri
Sistema di colata
SISTEMA IN SORGENTE
Assicura un riempimento con poca turbolenza ed una buona evacuazione dell’aria. Il modello deve percorrere un tragitto più lungo che negli altri casi, arrivando più freddo nella materozza.
La soluzione di aumentare la temperatura di colata aumenta il rischio di ossidazione e di minuisce la durata della conchiglia.
SISTEMA LATERALE
E’ molto utilizzato con le leghe leggere.
La lega ha un’altezza di caduta ridotta e una migliore solidificazione direzionale.
Il canale di colata è inclinato rispetto alla superficie superiore per favorire il basculamento.
E’ presente però una dissimmetria nella distribuzione della temperatura
SISTEMA DALL’ALTO
E’ il migliore dal punto di vista della solidificazione direzionale
Permette di usare materozze ridotte o costituite dal canale di colata stesso
Questo sistema è ideale per le conchiglie di altezza ridotta che vengono basculate durante la colata, perché esiste il pericolo di spruzzi che provocano il difetto delle gocce fredde.
Lo spessore minimo di un getto ottenibile è intorno ai 4 mm in funzione della fluidità della lega.
La finitura superficiale ottenibile è di circa Ra= 1,8 –5 microm.
Occorre prevedere angoli di sformo pari a 3 gradi.
La dimensione del minimo diametro ottenibile per fori è di 2mm.
Le superfici interne della conchiglia vengono verniciate con vernici a base acquosa con polveri refrattarie e lubrificanti, con lo scopo di: 
•Controllare il trasferimento di calore in alcuna zone del pezzo (es. materozze)
•Controllare lo scorrimento della lega per assicurare un corretto riempimento
•Migliorare la finitura superficiale e del distacco dalla conchiglia
•Aumentare la durata della conchiglia.
Fusione in conchiglia per pressofusione (o sotto pressione)
Il metallo fuso viene iniettato sotto forte pressione nella cavità di uno stampo permanente. L’operazione richiede, oltre allo stampo, un contenitore riscaldato per mantenere il metallo allo stato liquido e un dispositivo per comprimere il metallo dentro lo stampo.
La compressione del metallo liquido si realizza con presse idrauliche che chiudono lo stampo, mentre il metallo viene spinto nella forma da una pompa a pistone.
Dopo il riempimento dello stampo e la solidificazione, che si compie in pochi secondi (raffreddamento con acqua), il getto viene estratto staccandolo dalle pareti dello stampo con perni estrattori.
Questo processo di fusione è utilizzato per realizzare, con ottime tolleranze ed elevata velocità di produzione, oggetti di dimensioni medio-piccole, forma complessa e pareti sottili. L’elevato costo degli stampi lo rende però adatto soltanto per le produzioni di grande serie.
La pressofusione viene utilizzata per leghe non ferrose come leghe di zinco (leghe zama), leghe di alluminio, leghe di magnesio e, meno frequentemente, leghe di piombo e di rame (ottoni a basso intervallo di fusione).
L’iniezione della lega con una forte pressione permette di ottenere getti con spessori più sottili
Tolleranze geometriche circa +/-0.1% –0.2% della quota
Il materiale delle conchiglie è: acciaio legato per le leghe di alluminio, magnesio e rame, acciaio al carbonio per le leghe di stagno, piombo e zinco
La formatura sotto pressione può essere eseguita principalmente secondo due tecniche:
•a camera calda
•a camera fredda
Le due tecniche si differenziano a seconda che la camera di riscaldamento del metallo fuso sia o meno parte integrante della macchina
Hanno in comune alcuni dispositivi:
•Una pompa in cui il metallo viene pressurizzato ed inviato alla matrice
•Un telaio per l’apertura e la chiusura della matrice
Fusione per colata centrifuga
La fusione centrifuga è un tipo particolare di fusione in conchiglia.
Il metallo fuso viene introdotto in una forma rotante e si modella su di essa per azione della forza centrifuga. Con la fusione centrifuga si ottengono getti a struttura omogenea, bassa porosità, limitato tenore di impurezze e ottime caratteristiche meccaniche. È anche possibile ottenere strutture composte da due metalli distinti (tubi rivestiti con acciaio inossidabile).
La colata centrifuga è un sistema particolare di colata con cui si fabbricano tubi in ghisa di dimensioni rilevanti.
La conchiglia è costituita da una forma metallica cilindrica, fatta ruotare attorno al proprio asse, in cui viene versata, con un apposito canale, la lega fusa.
Per effetto della rotazione, il metallo liquido è spinto contro le pareti e nel raffreddamento assume la conformazione di un tubo.