La fusione dei metalli riveste un ruolo consolidato e significativo nell'industria, in particolare nella produzione di cavità interne di forma complessa e di grandi dimensioni o di leghe uniche, ovvero quelle che non potrebbero essere prodotte in modo economico o pratico mediante lavorazione meccanica.
Oltre alla semplice scelta del processo più adatto, numerosi fattori influenzano la buona riuscita della fusione, tra cui la composizione chimica della lega, la progettazione dello stampo e del nucleo, il riempimento, l'alimentazione, la solidificazione, il trattamento termico, la lavorazione meccanica e l'ispezione: tutti elementi che contribuiscono a ottenere un componente conforme agli standard richiesti. Ciò che funziona bene per una particolare configurazione di forma può comportarsi diversamente al variare dello spessore della sezione, del tipo di lega o del volume.
Calmet supervisiona il processo di fusione come parte integrante di un ciclo produttivo completo che include lavorazione meccanica, ispezione, collaudo e altro ancora. Questo approccio integrato consente agli acquirenti industriali di considerare le esigenze di fusione e componenti come parte di un flusso di produzione fluido e continuo, anziché come fasi separate.
La qualità della fusione dipende generalmente da una progettazione intelligente e da specifiche di processo dettagliate. Analizzare le caratteristiche dei singoli componenti, tra cui le transizioni, l'utilizzo del nucleo, la posizione della linea di separazione, i raggi, gli sformi, le tolleranze e il materiale di lavorazione.
Un tipico processo produttivo potrebbe consistere in:
La sequenza in sé sembra buona, ma ogni componente richiede controlli basati sulle sue circostanze particolari. Una fusione di grande importanza richiederà attenzione non solo alle variabili di processo ma anche alla chimica e alla temperaturae della fusione; il processo di stampaggio, i tempi di ciclo e persino i parametri del trattamento termico.
Per le fusioni metalliche utilizzate in applicazioni gravose, l'ispezione prevede test quali radiografia, controlli a ultrasuoni, controlli con liquidi penetranti, prove di trazione, di durezza e dimensionali. Questi devono essere conformi alle specifiche, ai requisiti del materiale e alle condizioni di esercizio.
Nessun singolo metodo di fusione si adatta a ogni esigenza di produzione. Il principale tipi di fusione dei metalli Differiscono per attrezzatura, produttività, capacità dimensionale, geometria ed economia.
| Processo di fusione | Dove si adatta meglio | Principale limitazione da considerare |
| Fusione in sabbia | Componenti complessi e di dimensioni maggiori, volumi di produzione variabili. | Maggiore variazione dimensionale e tolleranza di lavorazione |
| Fusione a cera persa | Profili complessi e dettagli raffinati | Costi di attrezzatura e di processo più elevati |
| Pressofusione | Componenti ad alto volume e ripetibili | Investimenti significativi in attrezzature e vincoli di processo |
| Fusione in stampo permanente | Produzione ripetuta con maggiore uniformità | Minore flessibilità per geometrie interne altamente complesse |
| Fusione centrifuga | Componenti rotanti e tubolari | La geometria è limitata dal processo centrifugo |
Nella scelta di un processo, è importante considerare i fattori successivi alla fusione. Sebbene i costi di attrezzaggio per bassi volumi possano sembrare allettanti, volumi di produzione più elevati possono alterare l'equilibrio economico.
Nella scelta di un materiale in lega, i requisiti di esercizio devono essere valutati in relazione ai parametri di processo. Non è sufficiente specificare solo i requisiti di resistenza meccanica; occorre includere anche fattori quali l'esposizione alla temperatura di esercizio, la resistenza alla corrosione, la presenza di pressione e usura, la non malleabilità Mach, la stabilità dimensionale e la conformità alle specifiche.
| Materiale | Considerazioni importanti sul casting | Uso industriale tipico |
| Ghisa | Morfologia della grafite, struttura della matrice, durezza e velocità di raffreddamento | Alloggiamenti e componenti di macchinari |
| acciaio fuso | Alimentazione, inclusioni, trattamento termico e controlli non distruttivi | Componenti ingegnerizzati per impieghi gravosi |
| leghe di alluminio | Fluidità, porosità, solidificazione e trattamento termico | Componenti leggeri |
| Legami in ottone | Grado della lega, resistenza alla corrosione e compatibilità con i fluidi | Valvole, raccordi e connettori |
Fusioni in ghisa personalizzate Non basta il controllo chimico. Forma, matrice, durezza, spessore e raffreddamento della grafite influenzano le proprietà meccaniche e di lavorazione.
Le sezioni più spesse potrebbero raffreddarsi e solidificarsi a velocità diverse rispetto a quelle più sottili, quindi progettare un'alimentazione adeguata e gestire le condizioni termiche è fondamentale. Se la lavorazione meccanica viene eseguita dopo la fusione, assicurarsi che ci sia materiale sufficiente per rimuovere lo strato superficiale del getto e raggiungere le dimensioni finali senza lavorazioni superflue.
Fusione di acciaio Comprende acciaio al carbonio, a bassa lega, inossidabile e altri tipi, ognuno dei quali richiede tecniche di lavorazione specifiche. Garantire la pulizia del fuso e un'alimentazione corretta è fondamentale per mantenere l'integrità interna.
Il trattamento termico gioca un ruolo chiave nel determinare la durezza, le proprietà meccaniche e le dimensioni complessive dei getti di acciaio. A seconda dell'applicazione e dei requisiti specifici, potrebbe essere necessario eseguire anche ispezioni radiografiche o a ultrasuoni prima di procedere alla lavorazione o all'approvazione finale.
Per parti di grandi dimensioni, pressofusione di alluminio In genere si preferisce questo metodo perché offre uniformità e sezioni sottili a velocità elevate. L'efficacia dipende in larga misura da un riempimento efficiente e da un controllo ottimale della temperatura.
I fattori da considerare sono la velocità di iniezione, la pressione, il profilo di temperatura durante tutto il ciclo, sia la temperatura del metallo che quella dello stampo e le condizioni di riempimento nella cavità; è importante considerare dove è stata inglobata aria o dove si verificherà porosità, soprattutto se correlata alla tenuta alla pressione o ad altre aree visivamente sensibili del getto, che non sarebbero necessariamente evidenti a un esame visivo.
Fusione in ottone Viene comunemente utilizzato per realizzare valvole, raccordi, alloggiamenti, connettori e altri componenti che gestiscono fluidi. La scelta del tipo di ottone più adatto dipende da fattori quali pressione, temperatura, tipo di fluido, rischio di corrosione e standard da rispettare.
Le superfici di tenuta finali, le filettature, i fori e gli attacchi vengono solitamente realizzati mediante lavorazione meccanica. È fondamentale mantenere l'integrità interna e la stabilità dimensionale costanti fino a quel momento, anche se la fusione potrebbe non essere ancora terminata.
I difetti di fusione raramente si risolvono efficacemente semplicemente intensificando il controllo finale. È fondamentale innanzitutto comprenderne le cause.
I problemi più comuni includono:
I problemi di restringimento possono essere ricondotti alle condizioni di alimentazione o termiche. La porosità correlata al gas può comportare la fusione della qualitàcomportamento di riempimento, umidità, ventilazione o deformazione del nucleo. Il movimento del nucleo può invece indicare problemi relativi agli utensili, alla resistenza del nucleo, alla posizione o alla manipolazione.
Per la produzione di getti metallici, mantenendo registrazioni della chimica della fusione, dei parametri di processo, delle condizioni dello stampo e del nucleo, del trattamento termicoe i risultati delle ispezioni forniscono agli ingegneri una base molto più solida per le azioni correttive.
Il prezzo è solo uno degli elementi da considerare nella valutazione dei fornitori. Un'azienda di fusione dei metalli competente dovrebbe dimostrare il controllo sui processi che influenzare il componente finale.
Tra i requisiti di qualificazione importanti figurano:
Anche la consistenza delle forniture per la fusione dei metalli merita attenzione. I materiali degli stampi, i materiali del nucleo, i rivestimenti, i filtri e altri materiali di consumo possono influenzare il riempimento, le condizioni della superficie, la generazione di gas e le inclusioni. Il loro controllo dovrebbed fanno parte del sistema di qualità del fornitore.
Il casting raramente rappresenta ilL'operazione di produzione finale. Le sedi dei cuscinetti, le superfici di tenuta, le filettature, i fori, le superfici di montaggio e altre caratteristiche critiche vengono spesso lavorate successivamente.
È in questa fase che occorre considerare le strategie di lavorazione durante lo sviluppo della fusione. La posizione dei riferimenti, le tolleranze di lavorazione, la distorsione e la relazione tra le caratteristiche fuse e quelle lavorate possono influenzare il risultato dimensionale finale.
Per gli acquirenti che cercano componenti lavorati di precisione, valutare solo la fase di fonderia può lasciare una parte importante della produzione percorso al di fuori del processo di qualificazione. Un fornitore in grado di gestire insieme fusione, lavorazione meccanica, ispezione e tracciabilità può offrire un maggiore controllo sul componente finito.
Il processo corretto dipende dal componente, non dal nome del metodo di fusione. Prima di finalizzare il processo, i produttori dovrebbero valutare:
Per alcune applicazioni, le fusioni in ghisa personalizzate possono fornire la combinazione richiesta di capacità di sezione, lavorabilità ed economicità di produzione. Un componente diverso può giustificare la pressofusione di alluminio.Il volume di produzione e la geometria favoriscono un processo ad alta ripetibilità. Non è possibile prendere alcuna decisione in modo affidabile senza considerare l'intero processo produttivo.
Un processo di fusione affidabile Il processo si basa sul controllo. Le condizioni del materiale, gli utensili, la qualità dello stampo e del nucleo, il riempimento, l'alimentazione, la solidificazione e il trattamento successivo devono rimanere entro limiti di processo definiti. I tipi di fusione metallica più appropriati dipenderanno da come questi controlli si allineano con la geometria del componente e i requisiti di produzione.
Calmet combina la fusione con la lavorazione meccanica, l'ispezione, il collaudo e altre operazioni di produzione. Questa capacità integrata può essere utile quando il requisito si estende dalla fusione iniziale fino a un componente ingegnerizzato finito con requisiti dimensionali, metallurgici e di ispezione definiti.
Per i produttori che valutano un azienda di fusione dei metalli, Pertanto, il confronto più valido non si basa unicamente sul prezzo di fusione. Capacità di processo, esperienza tecnica, tracciabilità, infrastrutture di ispezione, controllo della lavorazione e prestazioni di produzione ripetibile contribuiscono tutti al valore reale della filiera produttiva.