Quali sono i passaggi chiave nella fusione di investimenti?

La fusione a cera persa, nota anche come fusione a cera persa, è un processo di produzione altamente preciso utilizzato da secoli per creare parti metalliche complesse e dettagliate. In qualità di fornitore di microfusione, ho assistito in prima persona alla complessità e all'importanza di ogni fase di questo processo. In questo post del blog illustrerò i passaggi chiave della fusione a cera persa e spiegherò come contribuiscono alla produzione di getti di alta qualità.

Passaggio 1: creazione del modello

Il primo passo nella fusione a cera persa è la creazione di un modello. Il modello è una replica della parte finale ed è generalmente realizzato in cera o materiale simile. Esistono diversi metodi per creare modelli, tra cui lo stampaggio a iniezione, la lavorazione meccanica e la stampa 3D.

Lo stampaggio a iniezione è il metodo più comune per creare modelli in cera. In questo processo, la cera fusa viene iniettata nella cavità dello stampo che ha la forma della parte desiderata. La cera viene quindi lasciata raffreddare e solidificare, dopodiché lo stampo viene aperto e il modello viene rimosso. Questo metodo è altamente efficiente e può produrre grandi quantità di modelli con elevata precisione.

La lavorazione meccanica è un'altra opzione per creare modelli, soprattutto per parti con geometrie complesse che non possono essere facilmente prodotte mediante stampaggio a iniezione. In questo processo, un blocco di cera viene lavorato utilizzando una macchina CNC per creare la forma desiderata. Questo metodo consente una maggiore flessibilità nella progettazione ma richiede più tempo e denaro.

La stampa 3D è emersa come un’alternativa popolare per la creazione di modelli negli ultimi anni. Questa tecnologia consente la prototipazione rapida di modelli con geometrie complesse e può essere utilizzata per produrre modelli in una varietà di materiali, tra cui cera, resina e plastica. La stampa 3D è particolarmente utile per piccole serie di produzione o per parti che richiedono frequenti modifiche alla progettazione.

Passaggio 2: assemblaggio del modello

Una volta creati i modelli, vengono assemblati su un sistema di colata, costituito da un canale di colata, guide e cancelli. Il sistema di colata funge da percorso per il metallo fuso che scorre nella cavità dello stampo ed è progettato per garantire che il metallo riempia la cavità in modo uniforme e senza difetti.

I modelli sono generalmente fissati al sistema di colata utilizzando cera o un adesivo simile. Il processo di assemblaggio richiede un'attenta attenzione ai dettagli per garantire che i modelli siano correttamente allineati e che non vi siano spazi o sacche d'aria tra i modelli e il sistema di colata.

Passaggio 3: costruzione della shell

Una volta completato l'assemblaggio del modello, il passo successivo è costruire un guscio di ceramica attorno ai modelli. Il guscio viene realizzato immergendo ripetutamente il gruppo del modello in un impasto ceramico e quindi rivestendolo con uno strato di sabbia refrattaria. Questo processo viene ripetuto più volte per costruire un guscio spesso e resistente.

L'impasto ceramico è tipicamente costituito da una miscela di polvere ceramica, legante e acqua. Il legante aiuta a tenere insieme le particelle di ceramica e fornisce resistenza e durata al guscio. La sabbia refrattaria viene utilizzata per fornire ulteriore supporto e per creare una finitura superficiale liscia all'interno del guscio.

Una volta che il guscio ha raggiunto lo spessore desiderato, viene lasciato asciugare e indurire. Questo processo può richiedere diverse ore o addirittura giorni, a seconda delle dimensioni e della complessità del pezzo.

Passaggio 4: deparaffinazione

Dopo che il guscio si è indurito, il passo successivo è rimuovere i modelli in cera dal guscio. Questo processo è noto come deceratura e viene generalmente eseguito riscaldando il guscio in un'autoclave o in un forno.

In un'autoclave, il guscio viene posto in un recipiente a pressione e riscaldato ad alta temperatura. L'alta pressione e temperatura fanno sì che la cera si sciolga e fuoriesca dal guscio attraverso il sistema di colata. Questo metodo è altamente efficiente e può rimuovere la cera rapidamente e completamente.

In una fornace, il guscio viene posto in un forno e riscaldato ad alta temperatura. La cera si scioglie e brucia, lasciando una cavità vuota nella forma del pezzo. Questo metodo è più lento dell'autoclavaggio ma è più adatto a parti più grandi o con geometrie complesse.

Passaggio 5: preriscaldamento

Dopo che la cera è stata rimossa, il guscio viene preriscaldato ad alta temperatura per rimuovere l'eventuale umidità residua e rinforzare il guscio. Il preriscaldamento aiuta anche a garantire che il metallo fuso fluisca senza intoppi nella cavità dello stampo e non si solidifichi prematuramente.

La temperatura e il tempo di preriscaldamento dipendono dal tipo di metallo da colare e dalle dimensioni e complessità del pezzo. In generale, il guscio viene preriscaldato ad una temperatura compresa tra 800°C e 1200°C per diverse ore.

Passaggio 6: fusione

Una volta preriscaldato il guscio, il passo successivo è versare il metallo fuso nella cavità dello stampo. Il metallo fuso viene generalmente versato utilizzando un mestolo o una macchina colatrice.

Il tipo di metallo utilizzato nella microfusione dipende dall'applicazione e dai requisiti della parte. I metalli comuni utilizzati nella fusione a cera persa includono acciaio inossidabile, acciaio al carbonio, alluminio e bronzo.

Durante il processo di fusione è importante garantire che il metallo fuso riempia la cavità dello stampo in modo uniforme e senza difetti. Ciò richiede un attento controllo della temperatura di colata, della velocità di colata e della pressione di colata.

Passaggio 7: raffreddamento e solidificazione

Dopo che il metallo fuso è stato versato nella cavità dello stampo, viene lasciato raffreddare e solidificare. La velocità di raffreddamento e il tempo di solidificazione dipendono dal tipo di metallo da colare e dalle dimensioni e complessità della parte.

In generale, la velocità di raffreddamento dovrebbe essere controllata per garantire che il metallo si solidifichi in modo uniforme e senza difetti. Questo può essere fatto utilizzando un sistema di raffreddamento, come una camicia d'acqua o una ventola di raffreddamento.

Passaggio 8: rimozione della shell

Una volta che il metallo si è solidificato, il passo successivo è rimuovere il guscio ceramico dalla fusione. Questo processo viene generalmente eseguito rompendo il guscio utilizzando un martello o una macchina vibrante.

Dopo la rimozione del guscio, il getto viene pulito per rimuovere eventuali particelle ceramiche rimanenti e per migliorare la finitura superficiale. Questo può essere fatto mediante sabbiatura, molatura o lucidatura.

Passaggio 9: finitura

Dopo che la fusione è stata pulita, la fase finale consiste nell'eseguire tutte le operazioni di finitura necessarie, come lavorazione meccanica, trattamento termico e rivestimento superficiale.

La lavorazione viene utilizzata per rimuovere qualsiasi materiale in eccesso e per ottenere le dimensioni e la finitura superficiale desiderate. Il trattamento termico viene utilizzato per migliorare le proprietà meccaniche della fusione, come resistenza, durezza e tenacità. Il rivestimento superficiale viene utilizzato per proteggere la fusione dalla corrosione e per migliorarne l'aspetto.

Conclusione

La microfusione è un processo di produzione complesso e preciso che richiede un'attenta attenzione ai dettagli in ogni fase. Seguendo i passaggi chiave delineati in questo post del blog, possiamo produrre getti di alta qualità che soddisfano le esigenze dei nostri clienti.

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Riferimenti

• Campbell, J. (2003). Getti. Butterworth-Heinemann.
• Flemings, MC (1974). Elaborazione di solidificazione. McGraw-Hill.
• Pehlke, RD (1994). Principi della fusione dei metalli. ASM Internazionale.