Materiale di colata: il materiale giusto per ogni processo di colata
La scelta del materiale di colata ottimale è alla base della qualità dei componenti e dell'efficienza dei costi. Questa guida si rivolge agli ingegneri e ai responsabili delle decisioni. Fornisce una panoramica fondata delle proprietà meccaniche e della colabilità tecnologica dei metalli e dei polimeri più recenti. Scoprite come evitare le cavità da ritiro e ottenere la massima precisione dimensionale grazie al coordinamento mirato del materiale e del processo di colata.
Introduzione
La fusione è uno dei processi produttivi più antichi e versatili dell'industria moderna. Che si tratti di componenti complessi per motori, di alloggiamenti delicati o di robusti raccordi industriali, la scelta del giusto materiale di fusione è fondamentale per la funzionalità, la durata e l'economicità del componente.
Questa guida vi fornirà tutte le informazioni necessarie sui materiali di colata più comuni, sulle loro proprietà specifiche e sui processi di colata più adatti.
Perché la scelta dei materiali di fusione è fondamentale
A differenza della lavorazione sottrattiva CNC, in cui le geometrie vengono create rimuovendo il materiale, la colata si basa sulla formatura primaria attraverso la transizione di fase da liquido a solido. Per saperne di più sui processi di fusione, sui metodi, sui vantaggi e sugli svantaggi, leggete qui.
La scelta del materiale è una decisione critica per la progettazione. Il materiale deve soddisfare le caratteristiche meccaniche richieste (come la resistenza alla trazione e la tenacità) nello stato operativo, offrendo allo stesso tempo un'eccellente resistenza alla corrosione. Castabilità spettacolo.
Questa proprietà tecnologica è fondamentale per la stabilità del processo e la qualità dei componenti. L'elevata colabilità comprende un'eccellente Capacità di flusso e di riempimento dello stampo, per visualizzare con precisione anche le cavità a parete sottile, oltre a un sistema di controllo della Comportamento di solidificazione. Quest'ultimo è essenziale per ridurre al minimo i difetti legati al materiale, come ad esempio Contrazione del volume (formazione di soffioni), Crepe da ritiro oppure Crepe calde da evitare. Solo coordinando le leghe e i processi di fusione è possibile ottenere un elevato livello di precisione dimensionale, riducendo al minimo gli scarti.
Maggiori informazioni sui processi di fusione presso FACTUREE quiMateriali di fusione in ferro (metalli ferrosi)
I metalli ferrosi sono la spina dorsale dell'ingegneria meccanica. Sono caratterizzati da elevata resistenza, buona disponibilità ed eccellenti proprietà di smorzamento.
Ghisa con grafite lamellare (ghisa grigia - EN-GJL)
La ghisa grigia è il materiale di fusione più comunemente utilizzato. La grafite che contiene è in forma lamellare e conferisce al materiale le sue proprietà caratteristiche.
- Proprietà: Elevata resistenza alla compressione, eccellente smorzamento delle vibrazioni, straordinaria conducibilità termica e ottima lavorabilità.
- Applicazioni: Blocchi motore, scatole del cambio, dischi dei freni, basamenti di macchine utensili.
Ghisa sferoidale (ghisa nodulare - EN-GJS)
Con l'aggiunta di magnesio, la grafite forma sfere anziché lamelle. Questo elimina l'effetto di intaglio delle lamelle e rende il materiale molto più resistente.
- Proprietà: Proprietà meccaniche simili all'acciaio, elevata resistenza alla trazione, buona tenacità e duttilità.
- Applicazioni: Alberi a gomito, componenti di sicurezza nella costruzione di veicoli, tubazioni per alta pressione.
Ghisa malleabile (EN-GJM)
La ghisa malleabile occupa una posizione intermedia tra la ghisa e l'acciaio fuso. Il trattamento di ricottura a lungo termine (rinvenimento) rende la ghisa tenace e malleabile.
- Applicazioni: Piccole parti a parete sottile, raccordi, serrature, parti del telaio.
Acciaio fuso (EN-GJS)
L'acciaio fuso viene utilizzato quando la resistenza della ghisa è insufficiente o quando è richiesta una buona saldabilità per le strutture composite.
- Proprietà: Massima tenacità, saldabilità, personalizzazione (ad esempio, resistenza al calore o alla corrosione).
- Applicazioni: Alloggiamenti per turbine, raccordi pesanti, componenti per l'impiantistica.
Metalli non ferrosi durante la colata
I metalli non ferrosi ottengono un punteggio elevato grazie al loro peso ridotto, alla conduttività specifica e all'estrema resistenza alla corrosione.
Leghe di alluminio
L'alluminio è il protagonista delle costruzioni leggere e può essere lavorato in modo particolarmente economico nella pressofusione.
- Proprietà: Bassa densità, ottima resistenza alla corrosione, elevata conducibilità termica.
- Applicazioni: Involucri per elettronica, componenti automobilistici e aerospaziali.
Leghe di magnesio
Se è richiesto il massimo risparmio di peso, il magnesio è la prima scelta (più leggero dell'alluminio).
- Proprietà: Estremamente leggero, elevato rapporto resistenza/peso, buona ammortizzazione.
- Applicazioni: Alloggiamenti per computer portatili e telefoni cellulari, volanti, componenti strutturali leggeri.
Leghe di titanio
A causa della sua reattività, il titanio viene solitamente lavorato sotto vuoto nella microfusione.
- Proprietà: Massima resistenza specifica, biocompatibile, estremamente resistente alla corrosione dell'acqua di mare e degli acidi.
- Applicazioni: Impianti, componenti di turbine, settore aerospaziale.
Leghe di zinco (Zamak)
Lo zinco è ideale per articoli prodotti in serie con la massima precisione.
- Proprietà: Basso punto di fusione, colabile a parete estremamente sottile, particolarmente adatto per i rivestimenti galvanici.
- Applicazioni: Raccordi, giocattoli, piccoli pezzi di precisione.
Leghe di rame (bronzo e ottone)
- Proprietà: Eccellenti proprietà di scorrimento e usura (bronzo), elevata conducibilità elettrica, aspetto decorativo.
- Applicazioni: Boccole per cuscinetti, eliche di navi, ghisa, raccordi per cuscinetti d'acqua.
Materiali speciali e plastiche
Oltre ai metalli, i materiali compositi e i polimeri stanno ampliando lo spettro della tecnologia di fonderia.
Getto minerale (calcestruzzo polimerico)
Un materiale composito composto da cariche minerali e resina epossidica, che viene versato a freddo in stampi.
- Vantaggio: Estremo smorzamento delle vibrazioni e inerzia termica.
- Applicazione: Cremagliere per macchine utensili di alta precisione.
Le materie plastiche nel processo di stampaggio
- Stampaggio sotto vuoto (poliuretano - PUR): Ideale per prototipi e piccole serie. Simula le proprietà delle plastiche di serie, come l'ABS o la gomma.
- Stampaggio a iniezione (termoplastica): Il processo standard per la produzione di massa di componenti in polimero (PA, PP, PEEK).
Quale processo di fusione per quale materiale?
Non tutti i materiali possono essere lavorati in modo ottimale con ogni metodo. Ecco una breve guida:
| Procedura | Materiali tipici | Dimensioni dei lotti | Caratteristica speciale |
|---|---|---|---|
| Colata in sabbia | Ghisa grigia, acciaio, alluminio | Serie da 1 a media | Costruzione di stampi a costi contenuti |
| Pressocolata | Alluminio, magnesio, zinco | Serie grande | Elevate velocità di ciclo, pareti sottili |
| Colata a iniezione | Acciaio inox, titanio, bronzo | Da piccolo a medio | Massimo livello di dettaglio |
| Colata di stampi | Alluminio, ottone | Serie media | Buone proprietà meccaniche |
| Colata sottovuoto | Poliuretano (PUR) | 5-50 pezzi | Costruzione rapida di prototipi |
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