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La fusione

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Tale cavità in molti casi viene ottenuta utilizzando un “modello” del pezzo che si deve realizzare. Le dimensioni dell’impronta sono leggermente maggiori di quelle finali poiché occorre tenere conto della riduzione che esse subiscono durante la solidificazione e il successivo raffreddamento del pezzo per via della contrazione termica, il cosiddetto “ritiro”. Inoltre, benché si cerchi di ottenere, dopo il raffreddamento, un pezzo per quanto possibile uguale a quello finito e pronto all’installazione, di norma si lascia un certo “sovrametallo” destinato a essere asportato con le lavorazioni meccaniche, grazie alle quali si ottengono le superfici di lavoro finali. Ciò significa che il pezzo solidificato è in genere leggermente più grande di quello finito. Ciascuno dei vari processi fusori ha i suoi punti di forza, i suoi punti deboli e il campo di impiego nel quale risulta più vantaggioso. Una prima suddivisione può essere fatta tra quelli con forma permanente e quelli con forma transitoria, ovvero monouso.

Nel primo caso si tratta ovviamente di stampi metallici (in genere detti conchiglie), mentre nel secondo si tratta di cavità ottenute nella sabbia utilizzando un modello in legno, in resina o metallo. Rientrano nella prima categoria, che non comporta l’impiego di modelli, la colata in conchiglia, la pressofusione e lo squeeze casting. Nell’altra rientrano i sistemi con modello permanente (colata in terra, shell molding, procedimenti con sabbia/resina) e quelli con modello a perdere (microfusione, sistema lost foam). Il mondo della fonderia è molto specialistico e prevede l’impiego di termini specifici, che non si utilizzano in altri campi: motta, carico metallostatico, materozza e baricentro termico. In questa sede ve li risparmiamo… Le cavità interne dei componenti si realizzano utilizzando anime (generalmente in sabbia agglutinata) che vengono distrutte dopo la solidificazione. Il sistema fusorio più semplice è la colata in terra, che si effettua versando per gravità il metallo in un’impronta realizzata con un modello in legno o in resina in una staffa (in due parti) contenente sabbia, che viene adeguatamente compattata. Il costo degli impianti è minimo e i tempi di realizzazione sono ridotti.

Il processo è particolarmente adatto a piccoli lotti di produzione (per i quali non sarebbe economicamente conveniente impiegare sistemi che prevedono notevoli investimenti iniziali); viene comunemente adottato per realizzare parti di prototipi o destinate a motori da corsa. La colata in conchiglia, per gravità o a bassa pressione, si presta a essere impiegata quando i numeri di produzione sono sensibilmente maggiori. La temperatura della conchiglia metallica può essere controllata, in modo da gestire le velocità di solidificazione e raffreddamento (che non sono la stessa cosa).

In questo modo si possono influenzare le dimensioni del grano cristallino. La porosità è molto ridotta e ciò consente di effettuare il trattamento di bonifica, che migliora notevolmente le caratteristiche del materiale. Come nella colata in terra, per realizzare le cavità interne e i sottosquadri dei pezzi si impiegano delle anime (talvolta in materiale ceramico). Tale processo fusorio è tipicamente impiegato per realizzare parti come le teste, i pistoni e molti basamenti.

Nella pressofusione il metallo fuso viene immesso nello stampo, realizzato in due o più parti, sotto elevata pressione (in genere dell’ordine di 400–1000 bar). Il riempimento avviene in un tempo brevissimo. Restano intrappolate tante bollicine di aria e il pezzo solidificato ha notevole porosità, ciò impedisce di sottoporlo a trattamento di bonifica. La produttività è ottima ma l’alto costo iniziale degli impianti deve essere “spalmato” su numeri di produzione molto elevati. Vengono realizzati con questo procedimento, che consente di ottenere anche spessori molto ridotti, parti come coperchi laterali e della testa e, in diversi casi, anche cilindri e persino basamenti con struttura open deck. Con la pressofusione non si possono impiegare anime perché verrebbero sgretolate dal metallo che entra a elevata velocità. Questo significa che non si possono realizzare sottosquadri o cavità interne (niente strutture closed deck, quindi).

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