3 marzo 2022

Che cos'è la fusione dei metalli

La fusione dei metalli è un processo che risale a 7.000 anni fa, utilizzato sia nella produzione che nell'arte. Durante la fusione dei metalli, il metallo fuso viene versato da un crogiolo, che è un contenitore per la fusione, in uno stampo per creare un oggetto in metallo fuso. Uno stampo è un blocco scavato che viene riempito di metallo che si indurisce all'interno dello stampo, assumendo la sua forma. L'oggetto metallico o la fusione viene rimosso e rifinito dopo che il metallo e lo stampo si sono raffreddati.

Le tecniche tradizionali di fusione dei metalli comprendono, tra le altre, la fusione a cera persa, la fusione in stampo di gesso, la pressofusione e la fusione in sabbia.

I processi di fusione dei metalli sono stati ampiamente utilizzati per creare sculture, gioielli, mezzi di trasporto, armi e utensili. Il primo oggetto fuso conosciuto è una rana di rame risalente al 3200 a.C., ritrovata nell'attuale Iraq. Intorno al 1000 a.C., l'India fu tra le prime civiltà antiche a fondere monete d'argento e di rame per la valuta. Più tardi, intorno al 500 a.C., la dinastia Zhou introdusse la fusione del ferro. La tecnologia della fusione dei metalli fiorì nel XX secolo, producendo alla fine i processi su cui si basa la maggior parte dei metodi contemporanei.

Il processo base di fusione del metallo prevede la creazione di un modello e di uno stampo, quindi il versamento di metallo fuso nello stampo. La colata di metallo solido viene quindi estratta e rifinita. Questo processo è personalizzabile per diversi tipi di metalli o leghe, forme e dimensioni. Le seguenti fasi sono coinvolte nella realizzazione di una fusione.

Fase 1: Creare il modello

Prima di realizzare lo stampo è necessario creare un modello che ne decida la forma. Il modello può essere un modello tridimensionale del calco finale e può essere realizzato in cera, sabbia, gesso, ceramica o persino legno. Il modello deve tenere conto di eventuali ritiri previsti quando il metallo si raffredda. 

Fase 2: Realizzare lo stampo

Dopo aver creato il modello, viene realizzato lo stampo. Lo stampo può essere uno stampo metallico riutilizzabile o uno stampo monouso che può essere fatto di sabbia, gesso o guscio di ceramica. I metodi per la realizzazione degli stampi possono essere ottimizzati per diversi metalli da colata e per vari livelli di complessità del modello. Se si utilizza un modello in cera o in plastica, è possibile cuocere lo stampo in un forno per bruciare il modello.

Fase 3: scegliere il metallo o la lega

Tutti i getti metallici sono prodotti con metalli e leghe ferrosi o non ferrosi. I metalli composti principalmente da ferro sono noti come metalli ferrosi. I metalli non ferrosi sono quelli che non hanno componenti di ferro o di ferro. Le leghe sono una miscela di elementi che forniscono le migliori proprietà meccaniche per l'applicazione di colata. Le leghe ferrose includono acciaio, ferro malleabile e ferro grigio. Le leghe non ferrose più utilizzate sono alluminio, bronzo e rame. I metalli preziosi utilizzati sono argento, rame, oro e platino.

Fase 4: fondere il metallo

I processi di fusione variano a seconda dei metalli e delle leghe, perché ogni metallo o lega ha una temperatura di fusione diversa. Essenzialmente, la fusione consiste nel collocare il metallo solido in un crogiolo per la fusione e riscaldarlo su una fiamma libera o all'interno di un forno.

Fase 5: Versare il metallo nello stampo

Versare il metallo fuso nella cavità dello stampo. Se si tratta di una piccola fusione, si può semplicemente versare il metallo dal crogiolo in cui è stato riscaldato, direttamente nello stampo. Una colata più grande può richiedere una piccola squadra che supporti il riscaldamento del metallo all'interno di un forno e il trasferimento del metallo in un crogiolo o in una siviera più grande prima di versare il metallo nello stampo.

È importante seguire tutte le linee guida di sicurezza raccomandate quando si versa il metallo fuso. Assicurarsi di indossare indumenti protettivi, guanti isolati e occhiali di sicurezza. L'area di lavoro deve essere ben ventilata per evitare il rischio di fumi pericolosi e il passaggio tra il forno e lo stampo deve essere libero. Lasciare che lo stampo si solidifichi prima di passare alla fase successiva.

Fase 6: rimozione della colata dallo stampo

Quando il metallo si è raffreddato e solidificato, può essere rimosso dallo stampo. Se è stato colato in uno stampo monouso, lo stampo può essere staccato dalla colata. Nel caso di stampi riutilizzabili, per estrarre la colata si possono utilizzare dei perni di espulsione. Lo scopo principale di un perno di espulsione è quello di applicare una forza per rimuovere un componente dallo stampo.

Fase 7: Rifinitura della colata

Limare e lucidare la fusione solida. Ciò può comportare la pulizia della colata, come la rimozione del materiale in eccesso dello stampo in acqua, la rottura delle porte di colata con una tronchese per gli oggetti piccoli o con una smerigliatrice angolare per i pezzi grandi. Un cancello è semplicemente un'apertura tra il canale di scorrimento e la cavità del pezzo che convoglia il metallo fuso nella cavità e alimenta la colata mentre si solidifica. La guida di scorrimento è un piccolo canale che dirige il metallo fuso verso il pezzo.

Vantaggi della fusione dei metalli:

• La fusione dei metalli può produrre forme complesse e pezzi di varie dimensioni. I pezzi di grandi dimensioni possono essere prodotti in un unico pezzo.
• È possibile ottenere facilmente caratteristiche come cavità interne o sezioni cave.
• È possibile fondere metalli e leghe difficili o costosi da produrre con altri processi produttivi.
• Si tratta di un processo altamente adattabile alle esigenze della produzione di massa; molti getti possono essere prodotti rapidamente, come nel caso dei blocchi motore e delle scatole di trasmissione fusi.

Svantaggi della fusione dei metalli:

• Finitura superficiale relativamente grossolana e soggetta a difetti di fusione
• La fusione dei metalli, come lo stampaggio in conchiglia, ha dei limiti in termini di dimensioni e di modello.
• I modelli richiedono molto tempo e sono costosi da realizzare.
• Le dimensioni dei pezzi e la scelta dei materiali dipendono dal processo di fusione scelto. Ad esempio, per le fusioni in stampo permanente si possono utilizzare solo metalli non ferrosi.
• Antieconomico per la produzione di massa

Alcune di queste limitazioni possono essere affrontate con una tecnologia additiva come la stampa 3D.

Che cos'è la stampa 3D?

La stampa 3D è una tecnologia additiva utilizzata per produrre componenti. È "additiva" in quanto non richiede un blocco di materiale o uno stampo per produrre oggetti fisici, ma semplicemente impila e fonde strati di materiale. È tipicamente veloce, semplice e consente una produzione interna a prezzi accessibili, con bassi costi fissi di configurazione e può creare geometrie più complesse rispetto alla fusione di metallo con un elenco di materiali in continua espansione.

SPEE3D, un'azienda australiana, ha sviluppato la prima stampante 3D in metallo al mondo che utilizza la tecnologia di deposizione 3D supersonica per offrire una stampa di qualità a velocità di produzione. La tecnologia all'avanguardia dell'azienda consente applicazioni in diversi settori, tra cui quello navale, della difesa e aerospaziale.

Il processo di stampa 3D in metallo di SPEE3D si differenzia dalla tradizionale stampa 3D in metallo per alcuni aspetti fondamentali. Invece di utilizzare il calore, il processo prevede un motore a razzo che accelera l'aria compressa con l'aggiunta di polvere di metallo. La tecnologia costruisce parti pronte all'uso, eliminando la necessità di attendere la fusione e la risolidificazione. Si tratta della prima cella di produzione di stampa 3D in metallo al mondo, con una stampante 3D in metallo integrata con un forno per il trattamento termico e una fresatrice CNC a 3 assi, con il supporto degli esperti di SPEE3D nella produzione additiva in metallo.

Come possiamo aiutarvi

Per conoscere i prodotti SPEE3D o per saperne di più sulla stampa 3D in metallo, non esitate a scriverci a contact@spee3d.com o a chiamarci al numero +61 (03) 8759 1464.