Processo di fusione e forgiatura
Nella lavorazione dei metalli, la fusione è un processo in cui un metallo liquido viene immesso in uno stampo (solitamente mediante un crogiolo) che contiene un'impressione negativa (ovvero un'immagine negativa tridimensionale) della forma desiderata.Il metallo viene versato nello stampo attraverso un canale cavo chiamato canale di colata.Il metallo e lo stampo vengono quindi raffreddati e la parte metallica (la fusione) viene estratta.La fusione viene spesso utilizzata per realizzare forme complesse che sarebbero difficili o antieconomiche da realizzare con altri metodi.
I processi di fusione sono noti da migliaia di anni e sono stati ampiamente utilizzati per la scultura (soprattutto in bronzo), gioielli in metalli preziosi, armi e strumenti.I pezzi fusi altamente ingegnerizzati si trovano nel 90% dei beni durevoli, tra cui automobili, camion, prodotti aerospaziali, treni, attrezzature minerarie ed edili, pozzi petroliferi, elettrodomestici, tubi, idranti, turbine eoliche, impianti nucleari, dispositivi medici, prodotti per la difesa, giocattoli e Di più.
Le tecniche tradizionali includono la fusione a cera persa (che può essere ulteriormente suddivisa in fusione centrifuga e fusione diretta sotto vuoto), fusione in stampo di gesso e fusione in sabbia.
Il moderno processo di fusione è suddiviso in due categorie principali: fusione sacrificabile e non sacrificabile.Viene ulteriormente scomposto dal materiale dello stampo, come sabbia o metallo, e dal metodo di colata, come gravità, vuoto o bassa pressione.
La forgiatura è un processo di produzione che prevede la modellatura del metallo utilizzando forze di compressione localizzate.I colpi vengono sferrati con un martello (spesso un martello pneumatico) o con un dado.La forgiatura viene spesso classificata in base alla temperatura alla quale viene eseguita: forgiatura a freddo (un tipo di lavorazione a freddo), forgiatura a caldo o forgiatura a caldo (un tipo di lavorazione a caldo).Per gli ultimi due, il metallo viene riscaldato, solitamente in una fucina.Il peso delle parti forgiate può variare da meno di un chilogrammo a centinaia di tonnellate. La forgiatura è stata eseguita dai fabbri per millenni;i prodotti tradizionali erano utensili da cucina, ferramenta, utensili manuali, armi da taglio, piatti e gioielli.Sin dalla rivoluzione industriale, le parti forgiate sono ampiamente utilizzate nei meccanismi e nelle macchine ovunque un componente richieda un'elevata resistenza;tali pezzi fucinati di solito richiedono un'ulteriore lavorazione (come la lavorazione meccanica) per ottenere una parte quasi finita.Oggi la forgiatura è un'industria importante a livello mondiale
La fusione in stampi consumabili è una classificazione generica che comprende modanature in sabbia, plastica, conchiglia, gesso e rivestimento (tecnica a cera persa).Questo metodo di fusione in stampo prevede l'uso di stampi temporanei e non riutilizzabili.
Colata in sabbia
La fusione in sabbia è uno dei tipi di fusione più popolari e semplici ed è utilizzata da secoli.La fusione in sabbia consente lotti più piccoli rispetto alla fusione in stampo permanente e ad un costo molto ragionevole.Non solo questo metodo consente ai produttori di creare prodotti a basso costo, ma ci sono altri vantaggi nella fusione in sabbia, come operazioni di dimensioni molto ridotte.Il processo consente di realizzare fusioni abbastanza piccole da stare nel palmo di una mano o abbastanza grandi solo per i letti dei treni (un getto può creare l'intero letto per un vagone ferroviario).La fusione in sabbia consente inoltre di colare la maggior parte dei metalli a seconda del tipo di sabbia utilizzata per gli stampi.
La fusione in sabbia richiede tempi di consegna di giorni, o addirittura settimane, a volte, per la produzione a ritmi di produzione elevati (1–20 pezzi/ora per stampo) ed è insuperabile per la produzione di grandi parti.La sabbia verde (umida), che è di colore nero, non ha quasi alcun limite di peso parziale, mentre la sabbia asciutta ha un limite pratico di massa parziale di 2.300–2.700 kg (5.100–6.000 libbre).Il peso minimo della parte varia da 0,075 a 0,1 kg (0,17 a 0,22 libbre).La sabbia viene legata utilizzando argille, leganti chimici o oli polimerizzati (come l'olio per motori).La sabbia può essere riciclata più volte nella maggior parte delle operazioni e richiede poca manutenzione.
Stampaggio del terriccio
Lo stampaggio del terriccio è stato utilizzato per produrre grandi oggetti simmetrici come cannoni e campane di chiese.Il terriccio è una miscela di argilla e sabbia con paglia o sterco.Un modello del prodotto è formato in un materiale friabile (la camicia).Lo stampo viene formato attorno a questa camicia ricoprendola di terriccio.Questo viene quindi cotto (cotto) e la camicia rimossa.Lo stampo viene quindi posizionato verticalmente in una fossa davanti al forno per la colata del metallo.Successivamente lo stampo viene rotto.Gli stampi possono quindi essere utilizzati solo una volta, per cui per la maggior parte degli scopi sono preferibili altri metodi.
Colata in stampi in gesso
La fusione in gesso è simile alla fusione in sabbia, tranne per il fatto che viene utilizzato il gesso di Parigi al posto della sabbia come materiale per stampi.In genere, la preparazione dello stampo richiede meno di una settimana, dopodiché si raggiunge una velocità di produzione di 1-10 unità/ora-stampo, con articoli di peso massimo di 45 kg (99 libbre) e piccoli di 30 g (1 oz) con ottima finitura superficiale e tolleranze strette.[5]La fusione in gesso è un'alternativa economica ad altri processi di stampaggio per parti complesse grazie al basso costo del gesso e alla sua capacità di produrre getti in forma quasi netta.Lo svantaggio più grande è che può essere utilizzato solo con materiali non ferrosi a basso punto di fusione, come alluminio, rame, magnesio e zinco.
Stampaggio a conchiglia
Lo stampaggio in conchiglia è simile alla fusione in sabbia, ma la cavità di stampaggio è formata da un "guscio" di sabbia indurito invece di un pallone riempito di sabbia.La sabbia utilizzata è più fine della sabbia da colata in sabbia ed è mescolata con una resina in modo che possa essere riscaldata dal modello e indurita in un guscio attorno al modello.Grazie alla resina e alla sabbia più fine, conferisce una finitura superficiale molto più fine.Il processo è facilmente automatizzato e più preciso della fusione in sabbia.I metalli comuni che vengono fusi includono ghisa, alluminio, magnesio e leghe di rame.Questo processo è ideale per articoli complessi di piccole e medie dimensioni.
Colata di investimento
La fusione a cera persa (nota nell'arte come fusione a cera persa) è un processo praticato da migliaia di anni, essendo il processo a cera persa una delle più antiche tecniche di formatura dei metalli conosciute.Da 5000 anni fa, quando la cera d'api formava il modello, alle cere ad alta tecnologia, ai materiali refrattari e alle leghe speciali di oggi, le fusioni garantiscono la produzione di componenti di alta qualità con i principali vantaggi di precisione, ripetibilità, versatilità e integrità.
La fusione a cera persa prende il nome dal fatto che il modello è rivestito, o circondato, da un materiale refrattario.I modelli in cera richiedono la massima attenzione poiché non sono sufficientemente robusti da resistere alle forze incontrate durante la realizzazione dello stampo.Un vantaggio della fusione a cera persa è che la cera può essere riutilizzata.
Il processo è adatto per la produzione ripetibile di componenti a forma di rete da una varietà di metalli diversi e leghe ad alte prestazioni.Sebbene generalmente utilizzato per piccole fusioni, questo processo è stato utilizzato per produrre telai completi di porte di aerei, con getti di acciaio fino a 300 kg e getti di alluminio fino a 30 kg.Rispetto ad altri processi di fusione come la pressofusione o la fusione in sabbia, può essere un processo costoso.Tuttavia, i componenti che possono essere prodotti utilizzando la fusione a cera persa possono incorporare contorni complessi e, nella maggior parte dei casi, i componenti vengono fusi vicino alla forma netta, quindi richiedono poca o nessuna rilavorazione una volta fusi.
La forgiatura può produrre un pezzo più resistente di un pezzo equivalente fuso o lavorato a macchina.Man mano che il metallo viene modellato durante il processo di forgiatura, la sua grana interna si deforma per seguire la forma generale del pezzo.Di conseguenza, la variazione della struttura è continua in tutta la parte, dando origine a un pezzo con caratteristiche di resistenza migliorate. Inoltre, la forgiatura può raggiungere un costo totale inferiore rispetto alla fusione o alla fabbricazione.Considerando tutti i costi sostenuti nel ciclo di vita di un prodotto, dall'approvvigionamento ai tempi di realizzazione fino alla rilavorazione, e tenendo conto dei costi di scarto, dei tempi di inattività e di altre considerazioni sulla qualità, i vantaggi a lungo termine dei prodotti forgiati possono superare i risparmi sui costi a breve termine. che le fusioni o le fabbricazioni potrebbero offrire.
Alcuni metalli possono essere forgiati a freddo, ma il ferro e l'acciaio sono quasi sempre forgiati a caldo.Lo stampaggio a caldo evita l'incrudimento che deriverebbe dalla formatura a freddo, il che aumenterebbe la difficoltà di eseguire lavorazioni secondarie sul pezzo.Inoltre, mentre l'incrudimento può essere desiderabile in alcune circostanze, altri metodi di indurimento del pezzo, come il trattamento termico, sono generalmente più economici e più controllabili.Le leghe suscettibili all'indurimento per precipitazione, come la maggior parte delle leghe di alluminio e titanio, possono essere forgiate a caldo, seguite da indurimento.
La forgiatura produttiva comporta notevoli spese in conto capitale per macchinari, attrezzature, strutture e personale.Nel caso della forgiatura a caldo, è necessario un forno ad alta temperatura (a volte indicato come fucina) per riscaldare lingotti o billette.A causa delle dimensioni dei massicci martelli e delle presse per forgiatura e delle parti che possono produrre, nonché dei pericoli inerenti alla lavorazione del metallo caldo, spesso è necessario un edificio speciale per ospitare l'operazione.Nel caso di operazioni di stampaggio a stampo, è necessario adottare misure per assorbire gli urti e le vibrazioni generate dal maglio.La maggior parte delle operazioni di forgiatura utilizza stampi per la formatura dei metalli, che devono essere lavorati con precisione e trattati termicamente con cura per modellare correttamente il pezzo, nonché per resistere alle enormi forze coinvolte.
Parti di fusione con
Processo di lavorazione CNC
Ghisa GGG40
Parti di lavorazione CNC
Acciaio fuso GS52
parti di lavorazione
Lavorazione 35CrMo
parti forgiate in lega
