Colata in Sabbia

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La colata in sabbia consiste nel versare il metallo fuso in una forma di sabbia, nel lasciar solidificare il metallo per poi rompere la forma e rimuovere il grezzo.

Quasi tutte le leghe metalliche possono essere colate in sabbia, compresi i metalli con alte temperature di fusione, come acciaio, nichel e titanio.

La versatilità di questo processo permette la realizzazione di grezzi di varie dimensioni, da piccoli a molto grandi, e con quantità per lotto di produzione variabili dal pezzo singolo a milioni di pezzi.

La cavità nella forma si ottiene ricoprendo di sabbia un modello e rimuovendo in seguito il modello separando la forma in due parti.

Visto che la forma viene distrutta per rimuovere il grezzo, per ogni grezzo che si produce occorre costruire una forma nuova

La colata in sabbia utilizza un modello, cioè una copia a dimensione naturale del pezzo da produrre, ingrandita per tenere conto di:

• Ritiro volumetrico
• Sovrametallo per consentire le lavorazioni successive (es. asportazione di truciolo)

Il modello deve essere:

• facilmente estraibile dalla forma
• realizzato in un materiale facilmente lavorabile (generalmente legno, plastica o metallo)

Si può ottenere attraverso:

• un corretto posizionamento del pezzo rispetto al piano di divisione delle staffe
• l’utilizzo di più staffe e di modelli scomponibili
• l’utilizzo di tasselli

L’anima rappresenta il modello dei volumi interni al pezzo ed è inserita nella cavità dello stampo prima della colata, in modo che il metallo fuso possa scorrere e solidificare tra essa e la cavità di stampo per formare sia le superfici esterne sia quelle interne.

Perni di Supporto delle Anime

A seconda della geometria del pezzo, l’anima può richiedere o meno dei supporti per essere tenuta in posizione nella cavità della forma durante la colata. Questi supporti, chiamati perni di supporto, sono realizzati in un metallo con temperatura di fusione superiore a quella del metallo colato. Durante la solidificazione, i supporti vengono inglobati nel pezzo

Le sabbie utilizzate nelle fonderie sono a base di silice (SiO2). La sabbia deve possedere buone proprietà refrattarie, cioè deve resistere a temperature elevate. Una tipica miscela ha 90% del volume di sabbia, 3% di acqua, 7% di argilla (legante).

Le proprietà dei grani della sabbia influenzano quelle delle forma:

• Dimensione
  • Fine: migliore finitura superficiale del pezzo.
  • Grossa: migliore permeabilità (facilità l'espulsione dell'aria).
• Forma
  • Regolare: migliore porosità.
  • Irregolare: migliore compattazione.

La qualità della forma è data da:

• Robustezza: la capacità della forma di mantenere la sua forma e resistere all’erosione causata dal flusso di metallo fuso.
• Permeabilità: capacità della forma di lasciar fuoriuscire l’aria calda e i gas prodotti durante la colata attraverso i micro-vuoti nella sabbia.
• Stabilità termica: la capacità della sabbia sulla superficie della cavità della forma di resistere all’incrinatura e alla frantumatura a contatto con il metallo fuso.
• Cedevolezza: cioè la capacità della forma di cedere e permettere al grezzo di contrarsi senza rompersi.
• Riutilizzabilità: cioè la possibilità di riutilizzare la sabbia per altre fusioni.