Fonderia

La fonderia è la branca della metallurgia che si occupa dei processi produttivi che permettono di ottenere degli oggetti metallici tramite la fusione e la colata di metalli in apposite forme, ovvero degli oggetti cavi che daranno la forma al pezzo. Viene detta fonderia anche lo stabilimento ove vengono svolte le suddette attività. I pezzi ottenuti vengono detti getti o fusioni. La fusione è una delle tecnologie di lavorazione tra le più antiche conosciute: i primi utensili rinvenuti, ottenuti tramite fonderia, risalgono al 4000 a.C. .

È possibile dividere il processo di fonderia in due macrocategorie:

  • colata in forma transitoria, in cui la forma per creare il pezzo viene distrutta al termine del processo.
  • colata in forma permanente, in cui la forma per creare il pezzo viene riutilizzata in un elevato numero di cicli produttivi.

 

COLATA IN FORMA TRANSITORIA

La formatura in forma transitoria può avvenire con l’utilizzo di un modello permanente, ed è il caso della fonderia a terra, o di un modello consumabile, ed è il caso della colata a cera persa e del policast.

Fonderia in terra

La lavorazione classica di fonderia è quella della colata in terra, per via del fatto che il metallo fuso viene colato in uno stampo composto da una terra speciale, detta terra da fonderia, che alla fine del processo verrà rotta per poterne estrarre il pezzo.

Le terre usate, perdono le loro qualità per effetto dell’alta temperatura, pertanto è possibile riutilizzarle solamente dopo un opportuno trattamento.

Il processo di fonderia in terra presenta alcune caratteristiche fondamentali, utili nella scelta del tipo di componente che si vuole ottenere.

È uno dei processi dotati di maggiore versatilità e può essere realizzato praticamente con ogni tipo di metallo o lega. La gamma di pezzi ottenibili tramite processi di fonderia può variare molto: da oggetti più piccoli e di geometria decisamente semplice, come lingotti, a prodotti decisamente più ingombranti e di elevata complessità, come motori navali. Va precisato che in caso di oggetti particolarmente complessi e ingombranti, come l’appena citato motore per uso navale, la scelta di realizzazione tramite fonderia è praticamente “obbligata”.

Benché sia molto versatile, la fonderia è un processo di natura molto basilare: nella grande maggioranza dei casi il pezzo ottenuto dovrà subire ulteriori lavorazioni con lo scopo di essere rifinito per ottenere le caratteristiche del prodotto desiderate.

Il processo di fonderia infine è sempre molto conveniente per la realizzazione di un numero molto alto di pezzi, mentre nel caso si debba realizzare un numero limitato o medio di pezzi, è opportuno valutare attentamente vantaggi e svantaggi derivanti da tale lavorazione.

Fusione a cera persa

La fusione a cera persa, o microfusione, è una pratica di fonderia a modello e forma transitori.

Il processo consiste nel creare un modello in cera, che verrà immerso in una forma contenente sabbia da fonderia. Una volta solidificata la sabbia, il tutto viene surriscaldato, in modo che la cera diventi liquida e possa così fuoriuscire dalla forma. Uscita la cera si procede alla colata e all’estrazione del pezzo.

Il pregio di questo processo è l’altissima finitura superficiale del pezzo finale, che è la più alta ottenibile tra tutti i processi di fonderia.

La Microfusione è uno dei processi in forma transitoria più utilizzato nella produzione di getti di ottima qualità e rifinitura, nonché altamente automatizzato. È la derivazione moderna dell’antico procedimento a cera persa. Vengono costruiti i modelli in cera, successivamente immessi in apposite vasche che contengono resine termoindurenti e granuli ceramici. Queste due insieme polimerizzano, dando vita ad un rivestimento esterno resistente. La forma viene decerata in forno, ed in seguito il getto di metallo viene colato nella forma, e una volta solidificato si libera dal refrattario che lo copriva e si ottiene il pezzo.

Policast

È un processo simile alla microfusione, solo che in questo caso il modello viene realizzato in polistirolo espanso e sono richiesti meno passaggi. Questo modello viene realizzato per stampaggio ad iniezione e rivestito di una vernice refrattaria. In questo caso la colata del metallo fuso avviene immediatamente dopo aver inserito il modello in una forma di sabbia. Infatti è il metallo liquido, per irraggiamento, a vaporizzare il polistirolo, man mano che viene versato nella cavità. La vernice refrattaria rimane sulle pareti della cavità ed evita il contatto diretto tra metallo e sabbia. Gli svantaggi di questo processo sono la possibilità che si creino porosità, quindi una finitura superficiale modesta.

COLATA IN FORMA PERMANENTE

In questo caso la forma, chiamata conchiglia, è realizzata in acciaio o ghisa e non verrà rotta nella fase di estrazione del prodotto, rendendo questa complessa. I vantaggi sono di poter usare la stessa forma in più cicli produttivi, produrre getti con minore spessore di parete, avere una finitura superficiale migliore e la possibilità di automatizzare il processo. Si hanno diversi processi a seconda che la colata del metallo nella forma sia dinamica o statica, nel qual caso si ha una Colata a gravità. Nel caso della colata dinamica abbiamo la Colata centrifuga, in cui si muove la forma, la Colata sotto pressione o Pressofusione, in cui si muove il metallo liquido, e la Colata continua, nel caso in cui si muovano ambedue gli elementi.

Colata in gravità

La forma viene realizzata in due matrici, in ghisa, acciaio o bronzo. Forma e sistema di colata sono ottenuti per asportazione di truciolo. Prima che avvenga la colata si posizionano le anime, che possono essere in terra o metalliche. Le superfici della cavità sono rivestite di un materiale refrattario in modo tale da aumentare la loro durata.Nel caso ci siano forme molto complesse da estrarre si ricorre ad estrattori meccanici. PressofusioneLa pressofusione rientra nella macrocategoria delle fonderia con colata in forma permanente. Si differenzia inoltre dalla fonderia in terra per il fatto che il metallo fuso viene iniettato nella forma ad elevate pressioni.Il processo sarà altamente automatizzato: questo comporta tempi di ciclo molto brevi, da cui deriva un’elevatissima produttività. Il prodotto finito presenta una finitura superficiale maggiore rispetto alla fonderia in terra, tipica della forma permanente, ulteriormente migliorata dall’elevata pressione di colata, che farà aderire meglio il materiale alla forma.Si può distinguere la pressofusione in due categorie:

  • Pressofusione a camera calda, se il serbatoio del metallo fuso è inserito in una fornace.
  • Pressofusione a camera fredda, se il serbatoio del metallo è una semplice cavità non a temperatura controllata.

Colata centrifuga

La colata centrifuga è una pratica fusoria in forma permanente che non prevede un modello, utilizzata principalmente per creare pezzi assialsimmetrici con fori.Nella pratica il metallo fuso viene colato in una conchiglia di forma cilindrica cava, che ruota con un’opportuna velocità angolare in modo che il metallo aderisca alle pareti senza l’ausilio dell’anima. In particolare con questa tecnica è possibile eliminare il vincolo di rapporto tra diametro e lunghezza del foro, presente generalmente nei processi di fonderia, mentre il moto rotatorio garantisce lo smaltimento di gas interni durante il processo.

Colata continua

La colata continua è un processo di produzione industriale del tipo fusione, in cui materiale liquido (metallo) viene fatto attraversare per forza gravitazionale una forma permanente a fondo aperto, detta lingottiera, ricavata in rame e raffreddata esternamente con acqua.

Fonte: Wikipedia