Forni fusori

La fusione della ghisa avviene in appositi forni fusori che hanno la funzione di fornire alla carica la quantità di calore necessaria a portarla ad una temperatura superiore al punto di fusione, rendendola sufficientemente fluida e scorrevole per riempire agevolmente la cavità della forma.

I forni fusori per la fusione delle ghise si possono classificare in funzione delle modalità adottate per fornire il calore necessario:

  • Impiego di combustibile solido (forno a cubilotto);
  • Utilizzo di energia elettrica (forni a induzione o a resistenza);
  • Utilizzo di gas naturale.

Tecniche di formatura

Per “formatura” si intende in processo con cui viene realizzata la forma. Il materiale refrattario (nella maggior parte dei casi si tratta di sabbia silicea), dopo essere stato mescolato con i leganti (una miscela molto impiegata è costituita da acqua e bentonite), viene posizionato in un contenitore (semi-staffa), in cui è stato preventivamente posizionato il semi-modello. Il refrattario deve essere pressurizzato intorno al modello per generare, dopo la rimozione del modello stesso, la cavità di colata. La formatura può avvenire con modalità manuali, meccaniche o automatizzate.

Progettazione dei getti e dei sistemi di colata

La versatilità dei processi di fonderia consente ai progettisti e agli utenti finali una notevolissima flessibilità operativa, che permette di soddisfare i requisiti imposti per la produzione del componente. La possibilità di progettazione dei getti e dei sistemi di colata offre vantaggi e benefici ben precisi, soprattutto se si tiene conto della lega da colare e della tipologia di componente da realizzare.

In linea di massima, per la scelta corretta di un processo di fonderia, vanno considerati i seguenti aspetti:

  • qualità superficiale del getto
  • accuratezza dimensionale richiesta
  • numero di getti da produrre
  • tipologia di attrezzature di formatura necessarie (modelli, casse d’anima, ecc.)
  • costi di realizzazione dello stampo o della forma
  • interazioni tra il processo individuato e le caratteristiche di progetto del getto e/o del component
Progettazione componenti ghisa Zanardi Fonderie

Processo di formatura per colata

Esistono diversi criteri per classificare i processi di formatura per colata; il più semplice individua tre categorie sulla base del materiale costituente la forma in cui verrà colato il metallo:

  • processi di colata in una forma “a perdere” in sabbia o, più genericamente in materiale refrattario, cui è stata conferita, mediante leganti, una opportuna consistenza; tale forma può essere prodotta mediante un modello permanente (quindi riutilizzabile) o mediante un modello “a perdere”, cioè che non potrà essere riutilizzato
  • processi con impiego di stampi permanenti (stampi propriamente detti), solitamente in acciaio, ricavati per lavorazione meccanica
  • processi speciali con forme ceramiche, in gesso o altro.

Preparazione delle forme e delle anime

La forma viene prodotta conformando un adatto materiale refrattario (sabbia, terra da fonderia), grazie a un modello che permette di ottenere una cavità della geometria voluta, nella quale introdurre successivamente la lega liquida. Nella forma possono essere inserite delle anime (cioè degli inserti realizzati in materiale refrattario e leganti), che servono per generare una intercapedine (appunto tra forma e anima) che sarà riempita dalla lega. È fondamentale che la cavità dello forma mantenga la sua geometria durante la b e la solidificazione della lega.

Operazioni post-processo

La prima operazione post-processo di fonderia è la sterratura: mediante opportuni sistemi di vibrazione, il getto, ormai solidificato e con adeguate caratteristiche meccaniche, viene separato da forme e anime (i leganti, per effetto della permanenza ad alta temperatura, hanno nel frattempo perso la loro capacità di aggregare il materiale refrattario).
Vengono quindi rimosse le varie appendici di colata (materozze, canali di colata) mediante taglio meccanico o termico.

Trattamenti termici dei getti di ghisa

A seconda della tipologia di ghisa, può essere opportuno effettuare dei trattamenti termici. Questi possono essere semplici ricotture di distensione (per rimuovere eventuali tensionamenti indotti dal processo di fonderia), piuttosto che trattamenti di bonifica (tempra seguita da rinvenimento). Peculiarità delle ghise ADI è il trattamento di austempering, finalizzato ad ottimizzare le caratteristiche microstrutturali della matrice. Nei componenti per i quali sono richieste caratteristiche di resistenza e durezza superficiali, possono essere effettuati trattamenti termochimici quali la nitrurazione.

Operazioni di finitura meccaniche e superficiali

Ulteriori operazioni di finitura meccanica e/o superficiale possono essere effettuate sulle ghise, in particolare sabbiatura (con semplici finalità estetiche e di “pulizia”) e pallinatura (per ottenere un indurimento superficiale).

Altri processi: cera persa, shell moulding, colata centrifuga e lost foam

Nella fonderia di ghisa, oltre alle tecniche di formatura in sabbia silicea (o sabbia verde), sono utilizzate altre tipologie di processi come:

  • la colata in cera persa
  • il processo shell moulding
  • la colata centrifuga
  • il lost foam

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