Tolleranze di processo

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1 Tolleranze di processo In base alle tolleranze ottenibili dal processo è possibile stabilire se è necessario aggiungere materiale per ottenere le tolleranze richieste successivamente per asportazione di materiale Tolleranza di progetto < Tolleranza di processo > tolleranza di processo Nessuna aggiunta di sovrametalli Aggiunta di sovrametalli Lavorazioni successive per asportazione 79

2 Nella tabella UNI sono precisate le tolleranze dimensionali e i sovrametalli per la lavorazione meccanica dei getti di acciaio non legato (UNI ), colati in sabbia. Le tolleranze sono bilaterali (disposte a cavallo della linea dello zero). Tolleranze dimensionali Dimensione nominale (mm) Massima dimensione del getto grezzo fino a 80 mm oltre 80 fino a 180 oltre 180 fino a 315 oltre 315 fino a 500 oltre 500 fino a 800 oltre 800 fino a 1250 oltre 1250 fino a 1600 oltre 1600 fino a 2500 (mm) A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C fino a oltre 120 fino a oltre 500 fino a oltre 1250 fino Grado di precisione Tolleranza Numerosità si distinguono 3 gradi di precisione: A B Ampia Media Getti singoli Getti ripetuti C Stretta Getti di serie 80

3 Nel caso in cui le tolleranze ottenibili sono più larghe di quelle richieste occorre aggiungere sovrametallo in dipendenza delle dimensioni (massime e nominali) e della tipologia del getto Sovrametalli Dimensione nominale (mm) Massima dimensione del getto grezzo (mm) fino a 80 mm oltre 80 fino a 180 oltre 180 fino a 315 oltre 315 fino a 500 oltre 500 fino a 800 oltre 800 fino a 1250 oltre 1250 fino a 1600 oltre 1600 fino a 2500 A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C fino a oltre 120 fino a oltre 500 fino a oltre 1250 fino Vale lo stesso discorso nel caso di rugosità ottenibili più scadenti di quelle richieste: occorre aggiungere sovrametallo al fine di permettere mediante lavorazioni successive di produrre le finiture desiderate. 81

4 Quota Tolleranza Caso 1 nominale intrinseca del grezzo del processo Caso 2 Caso 1 con Caso 2 con sovrametallo sovrametallo Effetto dimensioni massime errore = 1 di inclinazione Effetto della dimensione da lavorare errore = 1% sul ritiro 82

5 Sovrametallo (considerazioni ) sovrammetallo aumenta - all'aumentare delle dimensioni - all aumentare della precisione richiesta diminuisce - fusioni di serie MATEROZZA costante SOPRAMMETALLO COSTANTE SOPRAMMETALLO VARIABILE variabile - per semplificare l' anima - favorire la solidificazione direzionale SOPRAMMETALLO VARIABILE 83

6 Raggi di raccordo per ridurre erosione della forma durante la colata per ridurre rischi di rottura durante la solidificazione per ridurre concentrazioni di tensioni durante l uso SPIGOLO r R METALLO FUSO METALLO FUSO ANGOLO GETTO PROBABILI ZONE di EROSIONE DISEGNO CORRETTO Diverse condizioni per angoli e spigoli 84

7 Ritiro Tfs Ta Lf = Li ( 1 - α T ) La forma ha modificato le sue dimensioni Il metallo si ritira in modo dipendente anche dalla configurazione geometrica Le anime funzionano da vincoli Ritiri lineari per getti colati in sabbia (valori indicativi) MATERIALI RITIRO (%) Getti piccoli Getti medi Getti grandi GHISE GRIGIE GHISE MALLEABILI GHISE LEGATE ACCIAIO ALLUMINIO e LEGHE BRONZI OTTONI LEGHE di MAGNESIO

8 PROGETTAZIONE DELLA FORMA realizzazione della cavità all interno della forma nella quale verrà colato il metallo liquido transitorio transitoria modello forma permanente permanente forme transitorie - possono essere distrutte dopo la colata materiale: terra di fonderia - devono permettere l estrazione del modello piano di separazione forme permanenti - devono essere resistenti e durature materiale metallico - devono permettere estrazione del pezzo angoli di sformo 86

9 Ciclo di formatura in terra SOLIDIFICAZIONE E RAFFREDDAMENTO SPECIFICHE DEL COMPONENTE COSTRUZIONE DEL MODELLO PREPARAZIONE DELLA FORMA PREPARAZIONE MATERIALI DI FORMATURA FUSIONE APERTURA DELLA FORMA / DISTAFFATURA FINITURA / SBAVATURA / STERRATURA / SMATEROZZAMENTO CONTROLLI COLATA TRATTAMENTI TERMICI 87

10 Forma e modello 88

11 Scelta del piano di separazione modello dell oggetto da produrre modello all interno della staffa dal momento che il modello deve essere riutilizzato (modello permanente) come si fa ad estrarlo senza danneggiarlo? piano di separazione delle staffe 89

12 Angoli di sformo per permettere estrazione del modello MODELLO IMPRONTA H ALTEZZA del MODELLO (mm) VALORI DELLO SFORMO s in mm e in % dell' ANGOLO di SFORMO β SFORMO Angolo di sformo β s (mm) (%) fino a '30'' ' '' '' '' '' '' '' '' >= <= '' I valori di questa tabella sono di preferenza da adottare per modelli METALLICI, lavorati a macchina, possibilmente fissati su placche e ben finiti. La sformatura dovra' essere fatta con vibratori e con guide o, meglio, su macchine a sformare. Il modello deve essere modificato per una necessità tecnologica 90

13 Disposizione dell impronta nella forma L / D >> 1 L / D << 1 91

14 Eliminazione sottosquadri problema soluzioni 92

15 Preparazione della forma 0: preparazione del modello 5. Realizzazione tirate d aria 93

16 94

17 Esempi di forme allestite Pezzo forato Pezzo con una superficie piana 95

18 Disposizione dell impronta nella forma L / D >> 1 L / D << 1 96

19 Macchine per formatura FORMATURA DALL' ALTO FORMATURA DAL BASSO TRAMOGGIA ENTRATA TERRA PALETTA ROTANTE TESTA DI LANCIO SCOSSA COMPRESSIONE SFORMATURA FORMATURA A LANCIO CENTRIFUGO 1 PIATTO DI COMPRESSIONE 2 STAFFA 3 PLACCA MODELLO 4 TAVOLA 5 CANDELE PER LA SFORMATURA 6 PISTONE DI SCOSSA 7 PISTONE DI COMPRESSIONE 97

20 Anime Realizzazione di fori ciechi o passanti per mezzo di occupazione di una parte del getto con materiale di formatura getto anima Staffa inferiore portata d anima terra di formatura requisiti delle anime - maggiore refrattarietà - elevata resistenza meccanica fino al termine della solidificazione - friabilità 98

21 realizzazione delle anime cassa d anima soffiaggio delle anime armatura armature semplici tirate d aria interne all anima 99

22 Dimensionamento delle anime Le anime devono sopportare sollecitazioni termiche e sollecitazioni meccaniche Quindi non devono essere troppo snelle e non devono essere circondate da troppo liquido L Inflessione e conseguente eccessiva deformazione (tolleranze) o rottura P S D S Sovra-cottura e conseguente difficoltà di rimozione S D S D < 2 S L D D < 2 S P D/2 2S D 3S L 3D 2S D 3S L 2D 3S D L 5D 3S D L 3D 100

23 Materiali per la formatura in terra Caratteristiche richieste 1 plasticita' (scorrevolezza) 2 coesione 3 refrattarieta' 4 permeabilita' 5 sgretolabilita' Sabbia silicea (SiO 2 ) grani tondeggianti diametro uniforme grani grossi e piccoli - porosità + resistenza grani spigolosi + legante + resistenza - refrattarietà argilla (soprattutto bentonite) acqua (ha il compito di conferire potere legante all argilla) R R % acqua % argilla 101

24 ANALISI GRANULOMETRICA DI SABBIA Numero Maglia (mm) Fattore Trattenuto (g) (%) Prodotto sabbia indice AFS molto grossa < 18 grossa media fina finissima > forma del grano fondo Totale Argilloide distribuzione granulometrica Indice di finezza 4096 / finitura superficiale 102

25 Influenza dell evaporazione dell acqua superficiale e condensazione negli strati più profondi 103

26 naturaleargilla o bentonite Legante forti 16% semigrasse 6-16% materiale di colata magre 5-8% peso del getto silicee <5% in funzione di spessore della parete numero di pezzi sinteticoinorganico silicato sodico cemento organico resine fenoliche furaniche.. tabella compattazione soffiaggio pressatura vibrazione 104

27 aria indurimento T a CO 2 Na 2 O. x SiO 2 + CO 2 -> Na 2 CO 2 + SiO 2 forno campi alta frequenza a caldo aria calda utensili caldi radiazione infrarossa tempi breve (sec) medio (min) lungo (ore) 105

28 Lavorazione delle terre terra usata rottura zolle separazione parti metalliche setacciatura separazione delle polveri dosatura molazzatura disintegrazione sabbia nuova essiccazione acqua agglomerante nero minerale formatura Molazza 106

29 Prove sulle terre 1. determinazione del tenore di argilla si effettua lavando la sabbia e valutando la differenza in peso (strumento : levigatore ) 2. indice di finezza setaccio in colonna in serie decrescente 3. contenuto di umidita strumento che impiega carburo di calcio CaC 2 che reagisce con l acqua provocando un aumento di pressione. 5. COESIONE A VERDE / SECCO Compressione statica e dinamica mediante coesimetri 4. Prove meccaniche 107