Le lavorazioni: la formatura. Le lavorazioni: la formatura. Le lavorazioni industriali. Il processo di fusione. La fusione in forma transitoria

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1 Le lavorazioni: la formatura Le lavorazioni: la formatura Le lavorazioni industriali Il processo di fusione La fusione in forma permanente La formatura dei polimeri Esercizi sulla fusione Politecnico di Torino 1

2 Obiettivi della lezione Spiegare le caratteristiche distintive della fusione in forma transitoria rispetto ad altri processi di fonderia Descrivere i diversi processi industriali che applicano la fusione in forma transitoria 3 Bibliografia per la lezione Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione Santochi, Giusti Casa Editrice Ambrosiana, 2000 capitolo 4 paragrafo Politecnico di Torino 2

3 Generalità Indurimento meccanico Processi a indurimento chimico Processi a indurimento termico Politecnico di Torino 3

4 Rappresenta l evoluzione della formatura in terra Progressi rispetto alla formatura in terra qualità dei getti economicità dei procedimenti 7 Elementi in comune nel materiale Silice granulare elemento refrattario Legante garantisce la coesione della forma Additivi correggono le caratteristiche del materiale da fonderia Politecnico di Torino 4

5 Caratteristiche dei materiali Refrattarietà resistenza alle temperature della lega fusa senza fusione della forma 9 Caratteristiche dei materiali Refrattarietà Coesione resistenza alle forze di compressione e taglio Politecnico di Torino 5

6 Caratteristiche dei materiali Refrattarietà Coesione Permeabilità possibilità di lasciarsi attraversare dai gas limitando l insorgere di soffiature 11 Caratteristiche dei materiali Refrattarietà Coesione Permeabilità Scorrevolezza facilità di riempire la forma attorno al modello Politecnico di Torino 6

7 Classificazione dei procedimenti Processi ad indurimento meccanico compressione manuale o meccanica formatura in terra sintetica o in fossa 13 Classificazione dei procedimenti Processi ad indurimento meccanico Processi ad indurimento chimico reazioni chimiche naturali o con catalizzatori processo al CO 2 formatura in sabbia e cemento formatura in cold box Politecnico di Torino 7

8 Classificazione dei procedimenti Processi ad indurimento meccanico Processi ad indurimento chimico Processi ad indurimento termico il calore interviene nel processo di formatura shell molding microfusione Politecnico di Torino 8

9 Generalità Indurimento meccanico Processi a indurimento chimico Processi a indurimento termico 17 La terra di fonderia È una miscela di sabbie refrattarie e leganti argillosi Classificazione delle terre grasse argilla >18% semigrasse 8% < argilla <18% magre argilla <8% Politecnico di Torino 9

10 Terre naturali e sintetiche Naturali Sintetiche si mescolano sabbie con componenti di diversa provenienza uso di argilla, bentonite, cemento, silicati ecc. impiego di silicato di sodio nel processo CO 2 19 La formatura in terra sintetica É la formatura con staffe meccanizzata Politecnico di Torino 10

11 La formatura in terra sintetica É la formatura con staffe meccanizzata Legante di riferimento è la bentonite 10% se formatura a verde (senza essiccazione) 4% se formatura a secco 21 La formatura in terra sintetica É la formatura con staffe meccanizzata Legante di riferimento è la bentonite Additivi (< 2% della terra) amido farina di cereali peci polverizzate Politecnico di Torino 11

12 Caratteristiche principali È impiegata nella fonderia di metalli ferrosi e non La grandezza del getto è funzione della dimensione delle staffe La precisione dimensionale e la finitura superficiale sono scarse 23 Processo a indurimento meccanico Politecnico di Torino 12

13 Fase di vibro-compressione Pistone di compressione Sistema vibrante 25 Il riferimento placca staffa Riferimento placca staffa Politecnico di Torino 13

14 Fase di sformatura Sistema di sollevamento staffa Politecnico di Torino 14

15 Generalità Indurimento meccanico Processi a indurimento chimico Processi a indurimento termico 29 Procedimenti ad indurimento chimico Processo al CO 2 Processo sabbia cemento Processi cold box Politecnico di Torino 15

16 Processo al CO 2 Il legante silicato di sodio (vetro solubile) 31 Processo al CO 2 Il legante L indurente anidride carbonica gassosa Politecnico di Torino 16

17 Processo al CO 2 Il legante L indurente anidride carbonica gassosa Carbonato di sodio + Silice amorfa Na2 O y SiO2 + CO2 Na2CO3 + SiO2(gel) 33 Processo al CO 2 Il legante L indurente Gli additivi resine ureiche e fenoliche Politecnico di Torino 17

18 Il procedimento Passaggio di una corrente di CO 2 nella massa di materiale di formatura all interno della forma o della cassa dell anima Il processo è impiegato per leghe ferrose e non Precisione e finitura superficiale migliori Operazioni automatizzabili in serie 35 Procedimenti ad indurimento chimico Processo al CO 2 Processo sabbia cemento Processi cold box Politecnico di Torino 18

19 Formatura in sabbia cemento Sistema semplice ed economico Adatto a getti ferrosi di grosse dimensioni Precisione e finitura superficiale scarse Velocità di esecuzione della forma elevata 37 Formatura in sabbia cemento Il legante cemento tra il 7% e il 12% acqua tra il 3% e il 10% Politecnico di Torino 19

20 Formatura in sabbia cemento Il legante Indurimento per formazione di prodotti a idratazione cristallini idrossido di calcio, alluminato idrato e solfo alluminato di calcio 39 Formatura in sabbia cemento Il legante Indurimento per formazione di prodotti a idratazione cristallini Buona conducibilità termica della miscela tale da garantire una grana fine del getto Politecnico di Torino 20

21 Procedimenti ad indurimento chimico Processo al CO 2 Processo sabbia cemento Processi cold box 41 La formatura cold box Indurimento a freddo della forma per effetto della polimerizzazione del legante (resina) dovuta al passaggio di un catalizzatore gassoso Politecnico di Torino 21

22 La formatura cold box Indurimento a freddo della forma per effetto della polimerizzazione del legante (resina) dovuta al passaggio di un catalizzatore gassoso Principali procedimenti in cold box: Ashland SO 2 43 Procedimento Ashland Il legante è una resina fenolica, permette l indurimento in pochi secondi Precisione e finitura superficiale buone I catalizzatori sono tossici Politecnico di Torino 22

23 Il processo SO 2 La polimerizzazione del legante è ottenuta attraverso la formazione nell impasto di acido solforico Il gas SO 2 è tossico Precisione e finitura dei getti buone Politecnico di Torino 23

24 Generalità Indurimento meccanico Processi a indurimento chimico Processi a indurimento termico 47 Procedimenti ad indurimento termico Processo shell molding Microfusione Politecnico di Torino 24

25 Lo shell 49 Lo shell molding Coperchio Politecnico di Torino 25

26 Lo shell molding Coperchio Placca modello 51 Preparazione della forma Riscaldamento Uscita aria Politecnico di Torino 26

27 Caratteristiche principali Notevole permeabilità Limitate dimensioni e pesi dei getti (max 30 kg) Precisione e finitura superficiale molto buone Adatto per la produzione in grande serie 53 Procedimenti ad indurimento termico Processo shell molding Microfusione Politecnico di Torino 27

28 Procedimento di microfusione Forma 55 Procedimento di microfusione Iniezione della cera Politecnico di Torino 28

29 Formazione del grappolo in cera 57 Procedimenti di microfusione A miscela refrattaria Ad immersione in materiale ceramico Politecnico di Torino 29

30 Indurimento della forma Miscela refrattaria Azione vibratoria 59 Indurimento della forma Estrazione della cera Politecnico di Torino 30

31 Cottura in forno Prima cottura circa 250 C Seconda cottura circa 800 C 61 Procedimenti di microfusione A miscela refrattaria Ad immersione in materiale ceramico Politecnico di Torino 31

32 Immersione in materiale ceramico 63 Passaggio in un refrattario in polvere Estrazione della cera Politecnico di Torino 32

33 Cottura in forno Prima cottura circa 160 C Seconda cottura circa 800 C 65 Caratteristiche principali Colate con qualunque tipo di lega Doppio ritiro della cera e della lega Ideale per getti piccoli (max 5 kg) Finitura superficiale buona Procedimento adatto per la piccola e media serie Politecnico di Torino 33

34 Sommario della lezione Processi a indurimento meccanico Processi a indurimento chimico Processi a indurimento termico Domande di riepilogo Politecnico di Torino 34