Processo di fusione del metallo

La fusione è uno dei primi metodi di modellatura dei metalli conosciuti dagli esseri umani. Generalmente significa versare il metallo fuso in uno stampo refrattario con una cavità corrispondente alla forma da realizzare, e lasciarlo solidificare. Quandosolidificato, l'oggetto metallico desiderato viene estratto dallo stampo refrattario rompendo lo stampo o smontando lo stampo. L'oggetto solidificato si chiama fusione. Questo processo è anche chiamato fondazione e viene chiamata la fabbrica moderna che si concentra sulla fusione di parti metallichefonderia.

1. Storia del processo di fusione
Il processo di fusione fu probabilmente scoperto intorno al 3500 aC in Mesopotamia. In molte parti del mondo durante quel periodo, asce di rame e altri oggetti piatti venivano sfornati in stampi aperti di pietra o cotti.argilla. Questi stampi erano essenzialmente in pezzo unico. Ma in epoche successive, quando si rendeva necessario realizzare oggetti rotondi, tali stampi venivano divisi in due o più parti per facilitare il prelievo degli oggetti rotondi.L'età del bronzo (2000 a.C. circa) apportò molta più raffinatezza al processo di fusione. Forse per la prima volta è stata inventata un'anima per creare tasche cave negli oggetti. Questi nuclei erano fatti di argilla cotta.Inoltre, il processo a cera persa o a cera persa era ampiamente utilizzato per realizzare ornamenti e lavori pregiati.

La tecnologia di fusione è stata notevolmente migliorata dai cinesi a partire dal 1500 a.C. circa. Prima di ciò, non vi è alcuna prova di alcuna attività di casting trovata in Cina. Non sembrano essere stati fantasticiconosceva bene il processo a cera persa né lo utilizzava ampiamente, ma si specializzava invece in stampi multipezzo per realizzare lavori altamente complessi. Hanno trascorso molto tempo a perfezionare lo stampo fino all'ultimo dettaglio, quindi difficilmentenon è stato necessario alcun lavoro di finitura sulla fusione ricavata dagli stampi. Probabilmente realizzavano stampi contenenti pezzi accuratamente montati, in numero di trenta o più. In effetti, molti di questi stampi sono stati portati alla lucedurante gli scavi archeologici in varie parti della Cina.

La civiltà della valle dell'Indo è nota anche per il suo ampio uso della fusione di rame e bronzo per ornamenti, armi, strumenti e utensili. Ma non ci sono stati molti miglioramenti nella tecnologia. Dal variPer quanto riguarda gli oggetti e le figurine rinvenuti nei siti della valle dell'Indo, sembra che avessero familiarità con tutti i metodi di fusione conosciuti, come lo stampo aperto, lo stampo in pezzi e il processo di fusione a cera persa.

Sebbene all'India possa essere attribuita l'invenzione dell'acciaio per crogioli, in India non erano evidenti gran parte della fusione del ferro. Ci sono prove che la lavorazione del ferro fosse iniziata intorno al 1000 a.C. in Siria e Persia. SembraQuellofusione del ferrola tecnologia in India è stata utilizzata dai tempi dell'invasione di Alessandro Magno, intorno al 300 a.C.

Il famoso pilastro di ferro attualmente situato vicino al Qutb Minar di Delhi è un esempio delle abilità metallurgiche degli antichi indiani. È lungo 7,2 m ed è realizzato in pura ghisa malleabile. Si presume che questo sia delperiodo di Chandragupta II (375-413 d.C.) della dinastia Gupta. Il tasso di arrugginimento di questo pilastro, che sta all'esterno all'aria aperta, è praticamente nullo e anche la parte interrata si arrugginisce ad un ritmo estremamente lento. Questodeve essere stato prima fuso e poi martellato fino alla forma finale.

2. Vantaggi e limitazioni
Il processo di fusione è ampiamente utilizzato nella produzione a causa dei suoi numerosi vantaggi. Il materiale fuso scorre in qualsiasi piccola sezione della cavità dello stampo e, come tale, in qualsiasi forma complessa internao esterno – può essere realizzato con il processo di fusione. È possibile colare praticamente qualsiasi materiale, ferroso o non ferroso. Inoltre, gli strumenti necessari per la fusione degli stampi sono molto semplici e facili da usarepoco costoso. Di conseguenza, per la produzione di prova o la produzione di un piccolo lotto, è un metodo ideale. Nel processo di colata è possibile posizionare la quantità di materiale dove è esattamente necessaria. Di conseguenzaè possibile ottenere una riduzione del peso nella progettazione.Gettisono generalmente raffreddati uniformemente da tutti i lati e quindi non dovrebbero avere proprietà direzionali. Ci sono alcuni metalli e legheche può essere lavorato solo mediante fusione e non mediante qualsiasi altro processo come la forgiatura a causa di considerazioni metallurgiche. Si possono realizzare getti di qualsiasi dimensione e peso, anche fino a 200 tonnellate.

Tuttavia, la precisione dimensionale e la finitura superficiale sono normaliprocesso di fusione in sabbiain molti casi non sarebbe adeguato per l’applicazione finale. Per tenere in considerazione questi casi, alcuni casting specialisono stati sviluppati processi come la pressofusione, i cui dettagli sono forniti nei capitoli successivi. Inoltre, il processo di fusione in sabbia è in una certa misura ad alta intensità di manodopera e quindi sono mirati molti miglioramenti,come lo stampaggio di macchine e la meccanizzazione della fonderia. Con alcuni materiali è spesso difficile eliminare i difetti derivanti dall'umidità presente all'internocolate in sabbia.

3. Termini di casting
Nei capitoli successivi verranno illustrati i dettagli della fusione in sabbia, che rappresenta il processo base della fusione. Prima di entrare nei dettagli del processo, sarebbe opportuno definire una serie di parole del vocabolario del castingappropriato.

Pallone– Una beuta è quella che mantiene intatto lo stampo di sabbia. A seconda della posizione del pallone nella struttura dello stampo, viene chiamato con vari nomi come trascinamento, cappa e guancia. È fatto di legnoper applicazioni temporanee o più in generale di metallo per utilizzi a lungo termine.
Lagna– Muffola inferiore
Far fronte– Muffola superiore
Guancia– Muffola di stampaggio intermedia utilizzata nello stampaggio in tre pezzi.
Modello– Il modello è una replica dell'oggetto finale da realizzare con alcune modifiche. La cavità dello stampo viene realizzata con l'aiuto del modello.
Linea di divisione– Questa è la linea di demarcazione tra le due matracci che compongono lo stampo in sabbia. Nel modello diviso è anche la linea di demarcazione tra le due metà del modello
Bordo inferiore– Si tratta di una tavola normalmente in legno, che viene utilizzata all'inizio della realizzazione dello stampo. Il disegno viene prima mantenuto sul pannello inferiore, vi viene cosparsa la sabbia e poi la costipazione viene eseguita nel trascinamento.
Di fronte alla sabbia– La piccola quantità di materiale carbonioso cosparso sulla superficie interna della cavità di formatura per conferire una migliore finitura superficiale ai getti
Sabbia modellabile– È il materiale refrattario appena preparato utilizzato per realizzare la cavità dello stampo. È una miscela di argilla silicea e umidità in proporzioni adeguate per ottenere i risultati desiderati e circonda ilmodello mentre si realizza lo stampo.
Supporto della sabbia– È ciò che costituisce la maggior parte del materiale refrattario presente nello stampo. Questo è costituito da sabbia usata e bruciata.
Nucleo– Viene utilizzato per realizzare cavità cave nei getti.
Bacino di colata– Una piccola cavità a forma di imbuto nella parte superiore dello stampo in cui viene colato il metallo fuso.
Spero– Il passaggio attraverso il quale il metallo fuso dalla vasca di colata raggiunge la cavità dello stampo. In molti casi controlla il flusso del metallo nello stampo.
Corridore– I passaggi nel piano di divisione attraverso i quali viene regolato il flusso del metallo fuso prima che raggiunga la cavità dello stampo.
Cancello– Il punto di ingresso effettivo attraverso il quale il metallo fuso entra nella cavità dello stampo.
Coroncina– Le corone vengono utilizzate per supportare le anime all'interno della cavità dello stampo per sostenere il proprio peso e superare le forze metallostatiche.
Freddo– I raffreddatori sono oggetti metallici, che vengono posizionati nello stampo per aumentare la velocità di raffreddamento dei getti per fornire una velocità di raffreddamento uniforme o desiderata.
Alzata– È un serbatoio di metallo fuso previsto nella fusione in modo che il metallo caldo possa rifluire nella cavità dello stampo quando si verifica una riduzione di volume del metallo dovuta alla solidificazione

4. Procedura per la realizzazione dello stampo in sabbia
La procedura per realizzare un tipico stampo in sabbia è descritta nei seguenti passaggi:

Innanzitutto, viene posizionato un pannello inferiore sulla piattaforma di formatura o sul pavimento, livellando la superficie. Il pallone per stampaggio a trascinamento viene tenuto capovolto sul pannello inferiore insieme alla parte di trascinamento delmodello al centro della fiaschetta sul tabellone. Dovrebbe esserci spazio sufficiente tra il modello e le pareti del pallone, dell'ordine di 50-100 mm. Viene cosparsa la sabbia asciuttala tavola e il modello per fornire uno strato non appiccicoso. La sabbia da modellatura appena preparata della qualità richiesta viene ora versata nel trascinamento e sul modello fino ad uno spessore compreso tra 30 e 50 mm. Il resto della fiaschetta lo ècompletamente riempito con la sabbia di riporto e costipato uniformemente per compattare la sabbia. La pigiatura della sabbia deve essere eseguita correttamente per non compattarla troppo, rendendo difficile la fuoriuscita dei gas,né troppo largo, in modo che lo stampo non abbia abbastanza resistenza. Terminata la pressatura, la sabbia in eccesso nel pallone viene raschiata completamente con una barra piatta fino al livello dei bordi del pallone.

Ora, con un filo di sfiato, che è un filo di diametro compreso tra 1 e 2 mm con un'estremità appuntita, vengono praticati fori di sfiato nella resistenza fino all'intera profondità del pallone e lungo il disegno per facilitare la rimozione dei gas durante il castingsolidificazione. Questo completa la preparazione della resistenza.

La fiaschetta finita viene ora rovesciata sul pannello inferiore esponendo il motivo come mostrato nella foto. Utilizzando una slick, i bordi della sabbia attorno al disegno vengono riparati e viene posizionata sopra la metà del pivialeil modello di trascinamento, allineandolo con l'aiuto delle spine di centraggio. La muffola del piviale sopra la resistenza si trova allineando nuovamente con l'aiuto dei perni. La sabbia di separazione asciutta viene cosparsa su tutta la resistenza e sul disegno.

Un perno di colata per realizzare il passaggio della materozza si trova ad una piccola distanza di circa 50 mm dal modello. Inoltre, il perno della colonna montante, se necessario, viene conservato in un luogo appropriato e la sabbia per modellatura appena preparata è simile a quelladella resistenza insieme alla sabbia di supporto viene cosparsa. La sabbia viene completamente speronata, la sabbia in eccesso raschiata e vengono praticati fori di sfiato ovunque nella cappa come nella resistenza.

Il perno di colata e il perno montante vengono estratti con attenzione dalla muffola. Successivamente, la vasca di colata viene tagliata vicino alla sommità del canale di colata. La pivia è separata dalla resistenza e da tutta la sabbia sciolta sull'interfaccia tra la pivia e la resistenzadella resistenza viene espulsa con l'aiuto di un soffietto. Ora, il piviale e le metà del modello di trascinamento vengono ritirati utilizzando le punte di trascinamento e battendo il modello tutt'intorno per allargare leggermente la cavità dello stampo in modo che ille pareti dello stampo non vengono rovinate dal disegno di ritiro. I corridori e i cancelli vengono tagliati nello stampo con cura senza rovinare lo stampo. Tutta la sabbia in eccesso o sciolta trovata nelle guide e nella cavità dello stampo viene soffiatavia utilizzando il soffietto. Ora, la sabbia di rivestimento sotto forma di pasta viene applicata su tutta la cavità dello stampo e sui canali di scorrimento, il che conferirebbe alla fusione finita una buona finitura superficiale.

Un'anima di sabbia secca viene preparata utilizzando una scatola per anime. Dopo opportuna cottura viene posto nella cavità dello stampo come mostrato in foto. Il piviale viene rimontato sul trascinamento curando l'allineamento dei due mediante ilperni. Sulla pivia viene mantenuto un peso adeguato per contrastare la forza metallostatica verso l'alto durante la colata del metallo fuso. Lo stampo ora, come mostrato in foto, è pronto per la colatura.