Solo chi ha una discreta conoscenza dei procedimenti di lavorazione è in grado di elaborare correttamente un disegno tecnico. Solitamente il progettista per la scelta del processo di lavorazione deve tener conto di:
- quantità dei pezzi da produrre
- complessità delle forme da ottenere
- natura del materiale
- dimensione dei pezzi
- precisione dimensionale
- macchine e attrezzature
Formatura dallo stato liquido: Fonderia
La fusione è una tecnica per la produzione di manufatti metallici che risale al 3000 a.c., ma solo nel XIX secolo ha assunto un carattere industriale con il perfezionamento degli impianti, la ricerca dei materiali ed il progresso tecnologico. Il procedimento consiste nel preparare una cavità (forma) che ricopia in negativo il pezzo che si vuole realizzare, nella quale si cola la lega metallica fusa scelta.
Quindi la fonderia è il procedimento di lavorazione che consente di trasformare i materiali metallici in prodotti semilavorati o finiti, sfruttando la proprietà tecnologica della fusibilità. E’ rapida e conveniente e solitamente viene impiegata nella realizzazione di quei pezzi la cui realizzazione sarebbe estremamente difficile tramite macchina utensile, come ad esempio carburatori, valvole e raccordi. Generalmente i metalli più utilizzati sono le ghise, gli ottoni, i bronzi e le leghe d’alluminio
Fasi di lavoro
Per ottenere un pezzo fuso, in genere le fasi sono:
- allestimento del modello
- formatura
- fusione del metallo e colata nella forma
- finitura del getto
Tramite il modello, costruito in legno, in resina o in lega leggera, in base al disegno di progetto, si esegue un’impronta in negativo di quello che sarà la forma definitiva del pezzo e che sarà riempita con il metallo fuso.
Formatura con forme transitorie
Le forme possono essere transitorie (forme perdute), come nel caso della formatura in sabbia, e servono per una sola colata. In questo caso la formatura può essere realizzata a mano (manuale) oppure mediante l’uso di apposite macchine (meccanica).
La formatura più semplice è quella relativa a pezzi senza fori e cavità interne, la cui sezione massima coincide con il piano di appoggio e con il piano di divisione delle due staffe; per questo tipo di formatura il modello è costruito in un pezzo unico. Invece per la formatura di un pezzo con cavità interne, per riprodurre la cavità è necessario introdurre nella forma un solido composto di terra speciale (anima); il modello viene dotato di due appendici (portate d’anima) che lasceranno, nella forma, dei vani d’appoggio per l’anima. Il getto , estratto dalla forma, presenta incrostazioni di sabbia, rugosità e sporgenze per cui è necessario pulirlo con tutte le lavorazioni che portano alla finitura del getto (sbavatura, sabbiatura).
Al fine di produrre getti facilmente automatizzabili, tra i processi di fusione in forma transitoria, vi sono:
- Ilprocesso di shell molding (formatura a guscio) che utilizza un modello metallico, preriscaldato alla temperatura di circa 250°, che viene investito da uno speciale tipo di sabbia nella quale i grani di silice sono avvolti da uno sottile strato di resina fenolica termoindurente; questa sabbia, a contatto con il modello, polimerizza, formando un guscio poroso che costituisce praticamente la forma;
- il processo di microfusione mediante il quale il modello costruito in cera viene eliminato dalla forma mediante fusione in modo da lasciare un vuoto per colarvi il metallo.
Formatura con forme permanenti
Per la produzione in grandi serie di getti è conveniente procedere con forme scomponibili in metallo (conchiglie), costruite in acciaio speciale al cromo-manganese, al cromo-tungsteno e che riproducono in negativo la forma del getto da ottenere. Nelle conchiglie sono ricavati canali molto sottili per lo sfogo dell’aria e dei gas al momento della colata. Normalmente le conchiglie sono divise in due parti di cui una è fissa e l’altra è mobile per consentire l’estrazione del getto, da eseguire con rapidità perchè il ritiro del metallo nella solidificazione potrebbe portare alla rottura del getto imprigionato nella conchiglia. I metalli più idonei alla colata in conchiglia sono il bronzo, l’ottone, le leghe dell’alluminio e dello zinco. La conchiglia viene riempita mediante due procedimenti: a gravità oppure sotto pressofusione.
La fusione sotto pressione viene anche chiamata pressofusione; viene utilizzata per la produzione in grande serie di getti, i quali hanno un’ottima finitura superficiale ed hanno una resistenza meccanica più elevata. I processi di pressofusione possono essere con macchine a camera calda (il metallo liquido contenuto nella camera viene iniettato nello stampo con un pistone azionato idraulicamente o pneumaticamente) o con macchine a camera fredda (il metallo viene mantenuto allo stato fuso in un contenitore separato dalla macchina e viene introdotto in un’apertura del cilindro ad iniezione immediatamente prima della fase di iniezione).
Disegnare i pezzi prodotti per fusione
Il progettista deve tener conto nel disegno di alcuni elementi:
- fenomeno del ritiro, ovvero durante il riscaldamento, il metallo si dilata e poi quando si raffredda nella forma e torna allo stato solido, diminuisce di volume.
- sovraspessore per successive lavorazioni
- estraibiltà del modello dalla forma, occorre fare le pareti leggermente inclinate, cosicché il modello appena staccato dalla forma non incontra più con le parete e quindi lesionarle.
