In questa sezione tratteremo la colata in forma transitoria, che può avvenire per:
- colata in forma di terra
- formatura a guscio
- cold-box
- microfusione o a cera persa
Questi metodi di formatura sono caratterizzati dal fatto che ogni forma può essere utilizzata per una sola colata e viene distrutta quando viene estratto il greggio.
Colata in forma di terra
Il metallo liquido viene colato in una forma delle dimensioni dell’oggetto da riprodurre, realizzata con sabbia di fonderia arricchita con particolari terre nella parte della forma che viene a contatto con il getto.
Dopo la colata e la successiva solidificazione, il getto viene estratto dalla forma togliendo le armature metalliche di sostegno esterne, dette staffe, e liberato dalla terra con sistemi manuali o con macchine apposite.
La fusione in terra è applicabile a quasi tutte le leghe ed è adatta per getti di dimensioni medie o grandi, con l’impiego di piccoli o grandi quantitativi di materiale fuso.
Questo particolare tipo di fusione ha un costo relativamente basso.
Le tolleranze dimensionali sono piuttosto ampie.
Le superfici degli oggetti ottenuti attraverso la fusione in terra sono ruvide e i getti richiedono ulteriori lavorazioni meccaniche e trattamenti superficiali.
Formatura a guscio
Il processo di fusione in guscio è in grado di produrre getti di ottima qualità.
Il processo shell molding utilizza un modello metallico (placca), preriscaldato alla temperatura di circa 250° che viene investito da uno speciale tipo di sabbia (prerivestita) nella quale i grani di silice sono avvolti da uno strato sottilissimo di resina fenolica termoindurente. La sabbia prerivestita, a contatto con il modello, polimerizza, formando un guscio molto poroso che limita le soffiature nel getto che costituisce in pratica la forma.
Processo cold-box
Questo particolare processo consente la realizzazione di forme anche di grandi dimensioni tramite la miscela di sabbia e resina termoindurente. Si producono forme ed anime a freddo grazie alla polimerizzazione di diverse resine sintetiche che fanno da legante dopo il passaggio di un catalizzatore gassoso a temperatura ambiente.
Questo particolare tipo di fusione ha il vantaggio che i tempi di esecuzione sono molto brevi.
Microfusione
La microfusione è la derivazione industriale dell’antico processo a cera persa nella quale il modello costruito in cera viene eliminato dalla forma mediante fusione in modo da lasciare un vuoto per colarvi il metallo. Questo processo si svolge in più fasi:
- produzione di numerosi modelli in cera, chiamati secondari, a partire da un modello in materiale metallico (primario), in cui si inietta la cera
- fissaggio dei modelli in cera a un colatoio, in modo da creare una formazione a grappolo
- costruzione del guscio ceramico (forma) attorno agli elementi del grappolo, attraverso successive immersioni del grappolo in differenti impasti ceramici
- innalzamento della temperatura della forma per ottenere la fusione e la fuoriuscita della cera che viene recuperata
- cottura della forma (guscio) per indurirla
- colata del metallo nella forma
- raffreddamento dei getti
- rottura del modello ed estrazione dei particolari
- finitura e controllo dei getti.
La microfusione è usata per realizzare forme molto complesse, oggetti artistici e ornamentali, nelle protesi dentarie e in campo industriale, dove viene utilizzata per la produzione di piccoli oggetti di forma complessa (con pesi che variano da meno di 1 g fino a 3 kg), con tolleranze dimensionali ristrette (meccanismi delle armi da fuoco e parti di macchine per l’industria tessile).
I materiali più utilizzati sono l’acciaio, le leghe di rame (bronzi e ottoni), le leghe di nichel. Qualunque tipo di lega può essere colato con questo procedimento e la complessità del getto è limitato solo dalla difficoltà di esecuzione della conchiglia.
La microfusione è la tecnologia di fonderia che ha avuto maggiore sviluppo e si è perfezionata al punto da poter competere non solo con gli altri processi di fonderia, ma anche con i metodi tradizionali come la forgiatura e la lavorazione a utensili, infatti si ottengono getti di elevatissima qualità che possono soddisfare le esigenze di qualsiasi tipo di industria.
Questo particolare tipo di fusione ha lo svantaggio che la forma si contrae in sede di cottura; tale contrazione può essere limitata dosando opportunamente la granulometria dei refrattari impiegati. Altro punto dolente sono i costi sono alti: il processo è economicamente valido in quei casi in cui il prodotto ha un elevato valore aggiunto o richiederebbe delle lavorazioni meccaniche di costi elevati (ventole ed altri componenti di pompe, valvole…).