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

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

fusione La fusione in forma transitoria La formatura

2 Obiettivi della lezione Enunciare le peculiarità del processo di fusione in forma permanente Analizzare i sistemi con colata in conchiglia per gravità e sotto pressione Descrivere altri sistemi produttivi riconducibili alla fusione in forma permanente 3 Bibliografia per la lezione Sistemi di Produzione A. Villa, G. Murari, D. Antonelli C.L.U.T. Editrice, 2004 capitolo 3 paragrafo 2 Tecnologia Meccanica e Studi di Fabbricazione Santochi, Giusti Casa Editrice Ambrosiana, 2000 capitolo 4 paragrafo Politecnico di Torino 2

Bibliografia per la lezione Sistemi di Produzione A. Villa, G. Murari, D. Antonelli C.L.U.T.

3 Caratteristiche principali Colata in conchiglia per gravità La pressofusione Tipologie delle presse Politecnico di Torino 3

4 La conchiglia La forma (conchiglia) è realizzata in lega metallica (acciai legati, ghise speciali) per essere utilizzata in un numero elevato di getti uguali 7 Vantaggi Automatizzazione degli impianti di colata Produzione in grande serie Struttura cristallina dei getti fine Precisione e finitura superficiale molto buona Politecnico di Torino 4

Automatizzazione degli impianti di colata Produzione in grande serie Struttura

5 Criticità della forma permanente La conchiglia non è porosa, bisogna prevedere canali di sfogo per la fuoriuscita dell aria e dei gas 9 Criticità della forma permanente La conchiglia non è porosa, bisogna prevedere canali di sfogo per la fuoriuscita dell aria e dei gas La temperatura della conchiglia va mantenuta costante per evitare bloccaggi del getto Politecnico di Torino 5

della conchiglia va mantenuta costante per evitare bloccaggi del getto 10 2006 Politecnico di

6 Caratteristiche delle leghe Colabilità (fluidità) capacità di riempire zone della conchiglia con spessore sottile senza solidificare prematuramente 11 Caratteristiche delle leghe Colabilità Temperatura della colata non bisogna raggiungere temperature elevate per non danneggiare la conchiglia e per allungarne il tempo di vita Politecnico di Torino 6

delle leghe Colabilità Temperatura della colata non bisogna raggiungere temperature

7 Leghe colabili Leghe leggere Leghe di rame Leghe di zinco Leghe bianche antifrizione Ghise lamellari o sferoidali 13 Metodi di riempimento della conchiglia Per gravità Sotto pressione Politecnico di Torino 7

sferoidali 13 Metodi di riempimento della conchiglia

8 Caratteristiche principali Colata in conchiglia per gravità La pressofusione Tipologie delle presse Politecnico di Torino 8

9 Le anime In terra per forme complesse per forme con problemi di estrazione del getto 17 Le anime in terra Colata Politecnico di Torino 9

10 Le anime In terra In acciaio con scomposizione delle parti 19 Le anime in acciaio Politecnico di Torino 10

11 Da cosa dipende la qualità dei getti Lubrificazione delle parti in movimento Temperatura della conchiglia Verniciatura delle superfici interne Canalizzazioni di colata Materozze presenti 21 La temperatura ottima di colata Esigenze: evitare il ritiro eccessivo del getto ottenere una buona fluidità tale da non provocare un riempimento incompleto Si raggiunge l equilibrio termico solo dopo la colata di alcuni pezzi Politecnico di Torino 11

colata Esigenze: evitare il ritiro eccessivo del getto ottenere una buona fluidità tale da non provocare un

12 La verniciatura dell interno della conchiglia Controllo del trasferimento del calore nelle materozze Controllo dello scorrimento della lega Miglioramento della finitura superficiale e del distacco dalla conchiglia Aumento della vita della conchiglia 23 Progettazione del sistema di colata Cercare di ridurre al minimo le turbolenze Alimentare il getto senza spruzzi di colata all interno della conchiglia Politecnico di Torino 12

conchiglia Aumento della vita della conchiglia 23 Progettazione del sistema di colata Cercare di ridurre al

13 Progettazione del sistema di colata Cercare di ridurre al minimo le turbolenze Alimentare il getto senza spruzzi di colata all interno della conchiglia Basculamento della conchiglia elimina gli intrappolamenti assicura un riempimento più dolce 25 Tipologia dei sistemi di colata In sorgente Laterale Dall alto (con basculamento) Politecnico di Torino 13

conchiglia elimina gli intrappolamenti assicura un riempimento più dolce 25 Tipologia dei

14 Colata in sorgente Colata 27 Colata laterale Colata Politecnico di Torino 14

15 Colata dall alto Colata 29 Colata dall alto con basculamento Politecnico di Torino 15

16 Caratteristiche principali Colata in conchiglia per gravità La pressofusione Tipologie delle presse Politecnico di Torino 16

17 Caratteristiche Il metallo è forzato all interno di una cavità con una pressione variabile tra 0,7 e 700 MPa 33 Caratteristiche Il metallo è forzato all interno di una cavità con una pressione variabile tra 0,7 e 700 MPa Per ridurre i tempi di lavorazione lo stampo è diviso in due sezioni che permettono la rapida rimozione del getto stampo mobile stampo fisso Politecnico di Torino 17

permettono la rapida rimozione del getto stampo mobile stampo fisso 34 2006 Politecnico di Torino

18 La pressa ad iniezione 35 La pressa ad iniezione Stampo fisso Politecnico di Torino 18

19 La pressa ad iniezione Stampo mobile 37 La pressa ad iniezione Cilindro di chiusura Politecnico di Torino 19

20 La pressa ad iniezione Pistone di compressione 39 La pressa ad iniezione Foro di colata Politecnico di Torino 20

21 Descrizione del processo Il metallo fuso è iniettato dentro la cavità 41 Descrizione del processo Il metallo fuso è iniettato dentro la cavità Grazie ad un sistema di condotti refrigeranti il metallo solidifica rapidamente all interno della cavità Politecnico di Torino 21

22 Descrizione del processo Il metallo fuso è iniettato dentro la cavità Grazie ad un sistema di condotti refrigeranti il metallo solidifica rapidamente all interno della cavità Le due sezioni dello stampo si aprono e il getto viene estratto con l aiuto di un estrattore 43 Limiti del sistema Impossibilità di lavorare le leghe del ferro (a causa dell elevata temperatura di fusione del ferro) Politecnico di Torino 22

23 Limiti del sistema Impossibilità di lavorare le leghe del ferro (a causa dell elevata temperatura di fusione del ferro) Consistente porosità del getto dovuta alle turbolenze durante l iniezione del getto 45 Soluzione alle criticità del sistema Impossibilità di lavorare le leghe del ferro (a causa dell elevata temperatura di fusione del ferro) Consistente porosità del getto dovuta alle turbolenze durante l iniezione del getto Rimedio: rimpiazzare le fusione in acciaio con fusioni in leghe leggere (alluminio) Politecnico di Torino 23

24 Confronto tra l alluminio e l acciaio Lega R m [MPa] R s [MPa] a [%] Acciaio per getti D Alluminio A357-T Alluminio A357-T61 (valori minimi) Confronto tra l alluminio e l acciaio Lega R m [MPa] R s [MPa] a [%] Acciaio per getti D Alluminio A357-T Alluminio A357-T61 (valori minimi) Politecnico di Torino 24

25 Caratteristiche principali Colata in conchiglia per gravità La pressofusione Tipologie delle presse Politecnico di Torino 25

26 Le macchine per pressofusione Presse a camera fredda Presse a camera calda 51 Presse a camera fredda L alimentazione avviene mediante prelevamento del metallo fuso con una siviera da un crogiolo posto all esterno Politecnico di Torino 26

27 Presse a camera fredda L alimentazione avviene mediante prelevamento del metallo fuso con una siviera da un crogiolo posto all esterno Il metallo fuso viene trasferito automaticamente nel sistema di iniezione che lo inietta nella cavità dello stampo iniezione attraverso cilindro pistone 53 Presse a camera fredda La produttività può arrivare a centinaia di pezzi/ora La produzione riguarda leghe leggere (alluminio, rame, leghe di magnesio) Politecnico di Torino 27

28 Le macchine per pressofusione Presse a camera fredda Presse a camera calda 55 Presse a camera calda L alimentazione del metallo fuso è integrata nella macchina Politecnico di Torino 28

29 Presse a camera calda L alimentazione del metallo fuso è integrata nella macchina Il crogiolo di contenimento del bagno fuso è posto all interno del sistema di lavorazione con un secondo crogiolo di attesa 57 Presse a camera calda L alimentazione del metallo fuso è integrata nella macchina Il crogiolo di contenimento del bagno fuso è posto all interno del sistema di lavorazione con un secondo crogiolo di attesa I due crogioli rimangono in temperatura tramite bruciatori a gas Politecnico di Torino 29

30 Presse a camera calda L iniezione avviene attraverso un dispositivo a pistone azionato da un sistema oleodinamico in aspirazione si preleva dal crogiolo la quantità di metallo fuso in compressione si inietta il metallo fuso, attraverso un ugello di iniezione, nella cavità della conchiglia 59 Presse a camera calda La produttività può arrivare a 1000 pezzi/ora La produzione riguarda leghe di zinco, magnesio Non adatto a leghe in alluminio a causa della dispersione del ferro delle conchiglie nel bagno fuso Politecnico di Torino 30

31 Sommario della lezione Caratteristiche principali della fusione in forma permanente Colata in conchiglia per gravità La pressofusione Tipologie delle presse (camera fredda e camera calda) Domande di riepilogo Politecnico di Torino 31

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