TECNOLOGIA MECCANICA Parte 7 Tecniche di fusione in forma permanente La principale differenza è legata alle forme che sono generalmente faAe in leghe metalliche (acciai legaC) in modo da essere uClizzate per un numero elevato di geG. Si uClizzano per produzioni di serie numerose di pezzi, anche perché il processo si presta ad automazione di alcune fasi quali estrazione del geAo, colata, ecc. Il metallo favorisce scambi termici elevaC, quindi favorisce geG con struAura cristallina fine; inoltre la qualità dello stampo fa si che nei geG ci sia elevata qualità superficiale e precisione dimensionale. Lo svantaggio è l’assenza di porosità della forma che obbliga la progeAazione di opportuni canali di sfogo. La conchiglia va mantenuta in temperatura per controllare le velocità di raffreddamento, i riCri, le tensioni, ecc. fenomeni che possono anche creare problemi in fase di estrazione. Le leghe uClizzabili devono essere tali che la loro temperatura di colata non danneggi la conchiglia (di solito su usa per leghe di Alluminio, Rame, Zinco). QuesC processi possono essere applicaC con sistemi di colata per gravità o in pressione. Tecniche di fusione in forma permanente COLATA PER GRAVITA’ Con questa tecnica non si lavorano geG con spessori minimi inferiori a 4mm. Occorre sempre prevedere angoli di sformo che approssimaCvamente sono dell’ordine dei 3° I materiali più uClizzaC per le conchiglie in questa tecnica sono ghise ed acciai legaC al cromo molibdeno o tungsteno. Le superfici della conchiglia sono verniciate con vernici contenenC polveri refraAarie e lubrificanC (grafite, talco, mica, allumina, silice, ecc.). Tecniche di fusione in forma permanente COLATA PER GRAVITA’ Anche in questo caso il sistema di colata è molto importante. Le turbolenze devono essere ridoAe al minimo per minimizzare l’aria intrappolata nel geAo. Molto spesso nei sistemi di colata in conchiglia si prevede il basculamento della conchiglia stessa nelle fasi di riempimento. In questo modo si assicura una maggiore efficienza nel riempimento, il movimento favorisce la fuoriuscita di eventuali bolle d’aria entrate nel geAo. Per il dimensionamento dei canali di colata si uClizza lo stesso approccio visto nel caso di colate in forma transitoria. Esistono tre sistemi di colata: -‐ In Sorgente -‐ Laterale -‐ Dall’alto Tecniche di fusione in forma permanente COLATA PER GRAVITA’ Il sistema in sorgente assicura poca turbolenza, lo svantaggio è che il percorso medio del metallo è lungo e quindi arriva più freddo alla materozza. Generalmente gli sfridi di lavorazione con questo sistema sono elevaC. Nel sistema laterale l’altezza di caduta del liquido è minore, si riesce ad orientare meglio la solidificazione. Lo svantaggio è che si possono avere delle temperature non simmetriche nel pezzo con conseguenze in termini di tensioni. Il sistema dall’alto è il migliore in termini di direzionalità della solidificazione, il che permeAe di minimizzare le dimensioni delle materozze. Il rischio maggiore è legato alla possibilità che durante il riempimento si creino degli spruzzi che provocano l’inclusione di gocce fredde. La conchiglia viene sempre basculata con questo sistema di colata. Tecniche di fusione in forma permanente EFFETTI DEL CAMPO DI FORZE All’aumentare dell’intensità del campo di forze aumentano nel geAo prodoAo: – Finitura superficiale – Precisione dimensionale – CaraAerisCche meccaniche – Complessità della geometria Diminuiscono: – Spessori minimi realizzabili – Tempo di ciclo Aumenta anche il costo e le dimensioni del macchinario necessario: massa macchinario : massa geAo = 1000 : 1 Tecniche di fusione in forma permanente COLATA SOTTO PRESSIONE In quesC sistemi la lega liquida viene inieAata con pressioni (generalmente molto elevate) all’interno della conchiglia. Questo consente di oAenere piccoli spessori (fino a 1,5-‐2 mm). Le macchine e gli impianC ausiliari in questo Cpo di processo sono molto costosi, per cui tali procedure vengono adoAate solo per la produzione di grandi serie. I vantaggi sono: elevate caraAerisCche meccaniche, grande finitura superficiale (Ra=0,8-‐1,5 mm), tolleranze dimensionali molto ristreAe (tabelle riportate sul libro di testo danno gli ordini di grandezza della tolleranza con le diverse leghe in funzione delle dimensioni del geAo). Tecniche di fusione in forma permanente COLATA SOTTO PRESSIONE In questo sistema la macchina è dotata di un crogiolo di contenimento della lega liquida. In ogni colata si alimenta la macchina con la quanCtà di lega liquida necessaria Tecniche di fusione in forma permanente COLATA SOTTO PRESSIONE INIETTO FUSIONE: Il pistone durante la salita aspira la lega dal crogiolo, durante la corsa in discesa lo inieAa nella conchiglia. ElevaCssima produGvità fino a 1000 pezzi ora Il crogiolo può essere isolato dal contaAo con l’atmosfera, minimizzando quindi la possibilità di ossidazione della lega liquida. Questo consente di uClizzare questo apparato per le leghe di Magnesio. Viceversa il sistema è sconsigliato per leghe di alluminio, la lunga permanenza del crogiolo aumenta il rischio di inquinamento con il Fe. Tecniche di fusione in forma permanente COLATA SOTTO PRESSIONE PRESSO FUSIONE: La macchina va alimentata per batch prelevando la lega da un forno nelle vicinanze. ProduGvità circa 150 pezzi/ora. Principalmente uClizzato con leghe di alluminio e rame In generale con la colata in conchiglia si producono geG piccoli, dell’ordine della decina di kg Lucidi di Tecnologia Meccanica Tecniche di fusione in forma permanente Processi di fusione in forma permanente Fasi della pressocolata Fasi della colata in camera calda in camera calda colata e solidificazione Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria estrazione apertura dello stampo 8 Tecniche di fusione in forma permanente Processi di fusione in forma perma Lucidi di Tecnologia Meccanica Fasi della colata in camera fredda Fasi della pressocolata in camera fredd a Versamento della lega nel cilindro di iniezione c Solidificazione b Riempimento delle cavità dello stampo d Apertura ed estrazione del getto Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 9 Tecniche di fusione in forma permanente Raffreddamento del geAo in forma permanente Raffreddamento più veloce che in forma transitoria (il materiale della forma conduce di più) – T = K*M (in forma permanente -‐ metallo) – T = k*M2 (in forma transitoria – terra di fonderia) Vantaggi: – Minore tempo di ciclo – Migliori proprietà del geAo (grani più piccoli) Svantaggi: – Rischio la solidificazione prematura durante il riempimento Controllare questo parametro: Durante il riempimento voglio rallentarla (per evitare la solidificazione precoce) – UClizzo di ricoprimenC refraAari sulla forma I ricoprimenC possono essere anche studiaC in maniera tale che faciliCno il riempimento della forma e faciliCno l’estrazione del geAo solidificato – Preriscaldamento della forma Dopo il riempimento voglio accelerarla (per migliorare il geAo e ridurre i tempi di ciclo) – Uso canalizzazioni per fluidi refrigeranC nella forma Lucididdii Tecnologia Meccanica Tecniche fusione in forma permanente Processi di fusione in forma permanente Realizzazione di sottosquadri I SOTTOSQUADRI NELLA FORMA PERMANENTE • I sottosquadri mi impediscono l’estrazione del getto Per realizzare sottosquadri uso i radiali, equivalente dell’anima nella fusione in terra I radiali escono radialmente all’apertura della forma Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 12 Tecniche di difusione in forma permanente Lucidi Tecnologia Meccanica ESTRAZIONE DEL GETTO Processi di fusione in forma permanente Estrazione del getto •Il getto deve avere angoli di sformo –Attenzione: in terra servivano per estrarre il modello dalla semiforma, qui servono per estrarre il getto dalla semiforma •Per via del ritiro termico, il getto potrebbe non uscire con facilità: ho bisogno di estrattori estrattori Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 13 Tecniche di fusione in forma permanente Lucidi di Tecnologia Meccanica Processi di fusione in forma permane Macchinario per la pressocolata in camera fredd MACCHINARIO PER LA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA Gruppo pressa Generatore di energia idraulica Robot estrattore Tranciatrice Tecniche di fusione in forma permanente Lucidi di Tecnologia Meccanica Processi di fusione in forma permanente FASI DELLA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA Fasi della pressocolata in camera fredda La lega fusa viene prelevata dal forno fusorio E versata nel forno di attesa a lato della pressa Siviera Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 16 Lucidi di Tecnologia Meccanica Tecniche di fusione in forma permanente Processi di fusione in forma permanent Fasi della pressocolata in camera fredda FASI DELLA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA La lega viene versata nella camera di iniezione Il pistone spinge la lega nello stampo Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 17 Lucidi di Tecnologia Meccanica Processi di fusione in forma permanente Tecniche di fusione in forma permanente Fasi della pressocolata in camera fredda FASI DELLA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria A solidificazione avvenuta, lo stampo viene aperto 18 Tecniche di fusione in forma permanente Lucidi di Tecnologia Meccanica FASI DELLA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA Processi di fusione in forma permanente Fasi della pressocolata in camera fredda Il getto resta incastrato nel semistampo mobile (opposto al pistone) Questo è un getto a quattro impronte (realizza quattro pezzi alla volta) Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria I tasselli (radiali) che realizzano i sottosquadri sono stati allontanati dal getto Canale di alimentazione solidificato insieme alla materozza 19 Processi di fusione in forma permanente idi Tecniche di Tecnologia d Meccanica i fusione in forma permanente FASI DELLA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA Fasi della pressocolata in camera fredda versità degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria Dopo l’estrazione del getto, il semistampo mobile resta vuoto 20 Lucidi di Tecnologia Tecniche di Meccanica fusione in forma permanente Processi di fusione in forma permanente FASI DELLA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA Fasi della pressocolata in camera fredda Questa è l’altra metà dello stampo, il semistampo fisso – notare il foro di passaggio del pistone, da dove è entrata la lega fusa niversità degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 21 Tecniche di fusione in forma permanente Lucidi di Tecnologia Meccanica Processi di fusione in forma permanen FASI DELLA PRESSOCOLATA IN CAMERA FREDDA Anche la forma permanente non dura in eterno… • Gli stampi subiscono danneggiamenti dovuti a fatica termica Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 22 Lucidi di Tecnologia Meccanica Tecniche di fusione in forma permanente Processi di fusione in forma permanen Prodotti di pressocolata con leghe di TIPICO PRODOTTO DELLA PRESSOCOLATA alluminio Geometria molto complessa Molte pareti sottili di rinforzo (nervature) Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 23 Tecniche di fusione in forma permanente Processi di fusione in forma permanente Lucidi di Tecnologia Meccanica TIPICO PRODOTTO DELLA PRESSOCOLATA Riconoscimento di caratteristiche peculiari alla pressocolata Superfici lisce dovute allo stampo Traccia del piano di separazione Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria Traccia degli estrattori 24
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