Uno dei processi più versatili ed efficaci nella produzione odierna è la fusione dei metalli, ed ecco perché. Questo metodo, in cui il metallo fuso viene colato in uno stampo, risale a migliaia di anni fa.
La fusione del metallo viene utilizzata da 6.000 anni fa nelle spade e nelle fedi nuziali, fino ai pignoni e alle viti. Oggi, la fusione dei metalli è ancora utilizzata nella produzione di componenti per vari settori.
Getti, ovvero le parti metalliche generate durante il processo di fusione del metallo, possono variare da pochi grammi a migliaia di libbre.
Tutto ciò che dovresti sapere sulla fusione dei metalli, ad esempio cos'è la fusione dei metalli, la storia della fusione dei metalli e i tipi di fusione dei metalli, può essere suddiviso come segue:
Cos'è la fusione del metallo?
Cos'è la fusione di metallo?
La fusione del metallo è un tipo di processo di fusione in cui il metallo fuso liquido viene versato in uno stampo.
L'interno dello stampo ha l'impressione negativa della parte da produrre in modo tale che quando il metallo fuso si raffredda e si solidifica all'interno dello stampo, assume la forma finale della parte desiderata. La parte finale può quindi essere rimossa dallo stampo.
A seconda delle parti da fondere e dei metalli coinvolti, esistono diversi tipi di fusione dei metalli, ciascuno con il proprio vantaggio speciale. La variazione nel tipo può essere enorme per quanto riguarda modelli, stampi e tecniche di riempimento utilizzate.
Come funziona la fusione del metallo?
La base Casting di metallo Il processo descrive il riscaldamento di un metallo, il suo versamento in uno stampo, l'attesa che si raffreddi e si solidifichi, quindi la rimozione della parte finita dallo stampo.
In effetti, possono esserci molte fasi nel processo reale e diversi processi di fusione del metallo funzionano in modi completamente diversi.
Di seguito è riportata una descrizione semplificata del processo di fusione del metallo. Tieni presente che alcuni passaggi si applicano in modo diverso alle diverse varianti di fusione e alcuni vengono semplicemente omessi.
1. Realizzazione di modelli: La maggior parte dei processi di fusione dei metalli richiedono la creazione di un modello o di un duplicato della parte finale da realizzare come stampo. I modelli sono permanenti o sacrificabili e possono anche essere realizzati in cera, legno, plastica e altri tipi di materiali.
2. Produzione di nucleo: Alcune parti fuse cave possono richiedere lo sviluppo di un elemento interno solido, noto come anima. Un'anima viene posizionata all'interno della cavità dello stampo e definisce la geometria interna di una parte fusa. Un esempio è quello di un'anima cilindrica all'interno di uno stampo cilindrico più grande, che si tradurrà in una parte fusa a forma di tubo.
3. Realizzare lo stampo: Gli stampi vengono preparati diversamente a seconda del processo. Ad esempio, uno stampo permanente può essere ricavato da un metallo utilizzando una macchina CNC, mentre uno stampo in sabbia viene realizzato con una miscela di sabbia e applicato all'esterno del modello. La fabbricazione di stampi è nota come costruzione di stampi e ha una competenza specifica.
4. Versare nello stampo: Si porta alla temperatura di fusione e si versa nello stampo o si pressa al suo interno. Nella fusione per gravità, il materiale fuso viene versato verso il basso nella cavità mentre, nella pressofusione ad alta pressione, viene utilizzata un'alta pressione per forzarlo nella cavità, richiedendo forze di bloccaggio molto elevate per mantenere saldamente lo stampo.
5. Sformare la parte: Una volta che la parte fusa si è raffreddata e solidificata, la parte viene rimossa dallo stampo. Nelle fusioni in sabbia ciò significa che è necessario distruggere lo stampo per poter estrarre la parte interna; con gli stampi permanenti, le due metà dello stampo metallico vengono aperte e nuovamente riutilizzabili.
6. Post-elaborazione: Le parti in metallo fuso potrebbero richiedere un po' di pulizia, come la rimozione dei residui di stampo, per essere pronte per l'uso previsto o per altre operazioni di post-elaborazione.
La storia della fusione dei metalli
Oggi, le parti complesse vengono create utilizzando la fusione di metallo per attrezzature moderne, ma il processo è tutt’altro che nuovo. Sono infatti trascorsi più di 6.000 anni dalla prima fusione.
La fusione più antica conosciuta è una rana di bronzo che si stima sia stata creata nel 3.200 a.C. in Mesopotamia.
Sin dalla sua invenzione, la fusione del metallo ha viaggiato in tutto il mondo: dall'Egitto alla Cina, all'Europa e poi all'America. Il primo impianto di fusione americano fu creato a Saugus, Massachusetts, nel 1645.
Facciamo un salto avanti fino a quasi 400 anni dopo e oggi la fusione dei metalli è molto lontana. Oggi, la tecnologia informatica e i modelli stampati in 3D possono consentire fusioni di metallo molto più complesse, dettagliate e precise.
Le varie tipologie di fusione dei metalli
Questi possono essere sostanzialmente suddivisi in fusione di metallo utilizzando stampi riutilizzabili e fusione di metallo utilizzando stampi consumabili.
Gli stampi consumabili e gli stampi riutilizzabili sono due diversi tipi di materiali e ciascuno è pensato per diversi pezzi di metallo fuso.
Non importa quale dei due precedenti sia migliore per un determinato lavoro; la fusione del metallo prevede il versamento del metallo fuso liquido in uno stampo, lasciandolo raffreddare e indurire, quindi rimuovendo il metallo appena formato dallo stampo quando si è solidificato.
Di seguito sono riportati alcuni dei tipi di fusione di metalli ampiamente utilizzati. Tra questi rientrano la fusione in sabbia, la pressofusione e la fusione a cera persa, altrimenti denominata fusione a cera persa.
Colata in sabbia
La fusione in sabbia è forse il tipo di processo di fusione più economico, ampiamente utilizzato ed efficiente disponibile.
È anche la più antica tecnica di fusione dei metalli utilizzata, il primo uso documentato della fusione in sabbia risale al 1540 circa.
Come suggerisce il nome, la fusione in sabbia utilizza la sabbia per formare uno stampo. Nella fusione in sabbia, un modello viene immerso in una miscela a base di sabbia all'interno di una speciale scatola in due pezzi chiamata muffola.
La sabbia viene versata attorno al modello per formare uno stampo. Il modello viene ritirato, lasciando dietro di sé una cavità dello stampo.
Ora il metallo fuso viene colato nella cavità dello stampo; si raffredda e si solidifica.
La fusione in sabbia verde, la fusione in aria e lo stampaggio in sabbia di resina sono i tre processi di fusione in sabbia più comuni.
- La fusione in sabbia verde è un metodo che prevede l'utilizzo di sabbia umida.
- La fusione ad aria utilizza leganti chimici per legare la sabbia di stampaggio.
- Lo stampaggio in sabbia di resina è costituito da una miscela di sabbia di quarzo e resina.
Pressofusione
Quasi tutte le attività industriali sfruttano i vantaggi della pressofusione per le parti, rendendola uno dei tipi di fusione metallica più importanti e ampiamente utilizzati per parti complesse e di alta qualità.
Il processo di pressofusione consiste nel forzare il metallo fuso in uno stampo di un altro metallo chiamato stampo. Poiché il metallo fuso viene applicato a una pressione così elevata, è possibile realizzare elementi molto complessi in parti estremamente dettagliate.
Il pezzo viene quindi espulso all'apertura dello stampo una volta che il metallo fuso si è raffreddato e solidificato.
Ogni matrice o stampo è progettato specificatamente e, pertanto, l'investimento iniziale è più costoso rispetto ad altre operazioni di fusione.
La pressofusione in genere comporta costi unitari inferiori per produzioni ad alto volume poiché gli stampi o gli stampi possono essere riutilizzati per produrre in serie parti simili.
Uno dei processi di produzione di pressofusione più utilizzati che contengono alluminio e producono prodotti in alluminio di alta qualità è la pressofusione dell'alluminio. Questo processo è particolarmente adatto per realizzare quanto segue:
- Forme difficili
- Incredibile gamma di finiture superficiali
- Parti estremamente leggere senza sacrificare la loro resistenza
- Parti e assemblaggi resistenti alla corrosione
Microfusione (fusione a cera persa)
La fusione a cera persa può creare parti metalliche molto precise con un'eccellente precisione dimensionale. È detta anche fusione a cera persa.
Uno dei processi di quasi 5.000 anni, più adatto alle forme complesse degli oggetti, la fusione a cera persa produce una finitura superficiale più fine rispetto alla fusione in sabbia.
Il processo di microfusione inizia con la creazione di un modello utilizzando la cera. Il modello in cera viene immerso in un materiale umido, simile all'argilla, noto come impasto liquido.
Questo è il materiale di investimento. Il disegno deve essere immerso più volte in modo che vi sia un buon strato esterno.
Una volta che il materiale di rivestimento si è indurito, la cera viene sciolta ad una temperatura molto elevata finché non si scioglie e fuoriesce dal rivestimento. Ecco perché è noto come “cera persa.” Il metallo fuso viene colato nello stampo e poi, una volta indurito, il guscio ceramico si stacca.
Le parti in metallo fuso a cera persa hanno meno gradi di finitura grazie alla finitura superficiale liscia e all'accuratezza dimensionale; pertanto, riduce il tempo complessivo necessario per produrre l'articolo.
Vantaggi della fusione dei metalli
Esistono numerosi motivi per scegliere la fusione del metallo rispetto ad altre opzioni di lavorazione dei metalli come la forgiatura o la lavorazione CNC. Alcuni dei principali vantaggi della fusione dei metalli includono:
- Adatto per la produzione di massa
- Può produrre parti enormi e pesanti
- Può produrre parti con pareti molto spesse
- Adatto per parti monopezzo di grandi dimensioni (piuttosto che per componenti assemblati)
- Eccellenti qualità di cuscinetto
- Ideale per alcune leghe leggere
- Versatilità dei materiali
I limiti della fusione del metallo includono difetti inevitabili, precisione dimensionale limitata (rispetto, ad esempio, alla lavorazione CNC), alta intensità di manodopera e quantità minime di ordine generalmente elevate.
Quale materiale viene utilizzato nella fusione dei metalli?
Uno dei vantaggi della fusione dei metalli è che è possibile utilizzare una varietà di metalli. Tuttavia, i metalli di fusione più comunemente utilizzati sono acciaio, acciaio inossidabile, alluminio, rame, magnesio e zinco.
Anche lo stagno, le leghe di piombo e il ferro possono essere utilizzati nella fusione dei metalli. La temperatura necessaria per fondere il metallo dipende dal metallo utilizzato. Alcuni metalli impiegano più tempo a riscaldarsi rispetto ad altri.
Perché scegliere la fusione del metallo?
La fusione del metallo è stata utilizzata nel corso della storia per produrre parti impossibili o molto costose da realizzare tramite forgiatura. Consente la produzione accurata ed efficiente di grandi quantità di parti metalliche identiche.
Poiché ogni fusione di metallo è realizzata con un modello e uno stampo unici, la fusione di metallo è adatta per la produzione di articoli in piccole e grandi quantità.
Inoltre, poiché le fusioni metalliche smaltiscono i rottami sciogliendoli nel processo di fusione, questo processo permette di riciclare e utilizzare gli scarti metallici, riducendo così gli sprechi
Perché la fusione dei metalli è importante?
La fusione dei metalli è parte integrante dell’economia industriale americana che fornisce quasi mezzo milione di posti di lavoro negli Stati Uniti.
I getti costituiscono quasi il 90% di tutti i beni durevoli prodotti e comprendono di tutto, dalle automobili, alle locomotive, ai macchinari pesanti per l'edilizia, agli elettrodomestici, alle armi, ai giocattoli e alle attrezzature mediche.
Perché scegliere Kbear Metal come produttore di fusioni di metalli?
Scegliere il giusto produttore di getti di metallo è fondamentale e Kbear Metal si distingue come leader affidabile nel settore.
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Kbear Metal segue la fusione: fusione in sabbia, pressofusione, microfusione e fusione centrifuga per soddisfare i requisiti di diversità nel progetto.
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Conclusione
La fusione del metallo è un processo essenziale con una ricca storia e un futuro promettente.
Il processo soddisfa i requisiti di qualsiasi settore, dall'edilizia all'aerospaziale, modellando il metallo fuso in forme precise e durevoli.
La fusione dei metalli è la spina dorsale dell'innovazione in cui verrà utilizzata la tecnologia di accelerazione, seguita dalla produzione di un componente di alta qualità nella realizzazione di numerosi componenti.
Può essere visto come un piccolo pezzo e potrebbe voler costruire un grande macchinario, le fusioni in metallo sono ottime per tutti i tipi di esigenze di produzione.
