Fusione dei metalli: pressofusione, colata in conchiglia e colata in sabbia
Pressofusione di alluminio Poznań – getti di precisione in serie e prototipi
Indice (7)
La pressofusione di alluminio è un metodo per serie ripetibili di particolari precisi e a parete sottile: la lega fusa viene iniettata ad alta velocità in uno stampo d'acciaio e pressata sotto alta pressione fino alla solidificazione. Lo stampo per pressofusione è l'attrezzatura più costosa nella fonderia di alluminio, per questo il progetto viene verificato su prototipi realizzati con un altro metodo prima di ordinarlo. Spieghiamo quando una serie conviene, come passare dal prototipo alla produzione e quale precisione è possibile ottenere.
In sintesi
- La pressofusione conviene per serie che di solito superano le migliaia di pezzi all'anno: il costo dello stampo si ripartisce così su molti getti.
- La precisione tipica di un getto pressofuso grezzo è la classe DCTG 5–7 secondo ISO 8062-3, con rugosità di circa Ra 0,8–1,6 µm.
- I prototipi prima dello stampo sono di solito stampati in 3D, parti lavorate dal pieno oppure getti in sabbia o in conchiglia.
- Le caratteristiche tipiche della pressofusione – pareti sottili, porosità, tensioni – si confermano solo sui getti dello stampo definitivo.
- Produciamo per pressofusione leghe di alluminio in serie fino a 100 000 pezzi all'anno, nello stabilimento di Janikowo vicino a Poznań.
Come funziona la pressofusione di alluminio
L'alluminio viene pressofuso su macchine a camera fredda. Una dose di lega fusa entra nella camera e il pistone la spinge nello stampo – prima lentamente, per riempire la camera senza turbolenze, poi ad alta velocità, così che la cavità si riempie in una frazione di secondo. Infine la macchina mantiene un'alta pressione di compattazione che alimenta il getto durante la solidificazione. Aperto lo stampo, gli espulsori estraggono il getto e il ciclo ricomincia – di solito dura da una decina di secondi a 1–2 minuti, a seconda delle dimensioni del getto.
Lo stampo per pressofusione è realizzato in acciaio per utensili da lavoro a caldo. Ha canali di termoregolazione, sistema di colata, sfoghi e sfiati e spesso anche cursori mobili per formare i fori laterali. Così con la pressofusione si possono realizzare carter e coperchi complessi a parete sottile, difficili o impossibili da ottenere in conchiglia o in sabbia.
Getti in serie – quando conviene la pressofusione
La convenienza dipende dal rapporto tra costo dello stampo e numero di getti. Lo stampo per pressofusione costa di più, ma il ciclo breve e la limitata lavorazione successiva riducono il costo di ogni pezzo. Più grande è la serie, minore è l'incidenza dello stampo sul prezzo del getto. Confronto tra tre metodi di colata dell'alluminio:
| Tecnologia | Costo dell'attrezzatura | Serie tipica | Precisione (ISO 8062-3) | Rugosità del grezzo di fusione |
|---|---|---|---|---|
| Forma in sabbia | il più basso (modello e casse d'anima) | prototipi, pezzi singoli, piccole serie | DCTG 9–12 (formatura manuale), 7–9 (macchina) | Ra ca. 4–10 µm |
| Conchiglia | medio | piccole, medie e grandi serie | DCTG 6–8 | Ra ca. 4–6 µm |
| Pressofusione | il più alto | grandi serie – migliaia e decine di migliaia di pezzi all'anno | DCTG 5–7 | Ra ca. 0,8–1,6 µm |
I valori sono tipici per le leghe di alluminio in produzione seriale – secondo ISO 8062-3 e il manuale „Odlewnictwo” (M. Perzyk e altri, WNT). Se il fabbisogno annuo è ridotto o il progetto può ancora cambiare, è più ragionevole partire da conchiglia o stampo in sabbia. Un confronto dettagliato si trova nell'articolo colata in conchiglia vs pressofusione, e i componenti del prezzo – nel testo quanto costa un getto in alluminio.
Prototipi di getti pressofusi
La realizzazione dello stampo per pressofusione richiede in genere da poche a circa quindici settimane ed è la fase più costosa del progetto, per questo forma e funzione del particolare vengono verificate in anticipo. In pratica si usano tre tipi di prototipi:
- Stampa 3D – verifica rapida di forma, montaggio ed ergonomia. Non è adatta alle prove di resistenza.
- Lavorazione dal pieno – prototipo metallico per prove di montaggio e funzionali. Il materiale (ad es. una lega per deformazione plastica) ha però proprietà diverse da una lega da fonderia.
- Getto in sabbia o in conchiglia – prototipo in lega da fonderia, adatto a prove funzionali e lavorazioni. Ha una microstruttura diversa e tolleranze più ampie rispetto a un getto pressofuso, e le pareti molto sottili vanno di solito ispessite per la durata delle prove.
Nessun prototipo può riprodurre tutte le caratteristiche di un getto pressofuso – porosità, tensioni residue o comportamento delle pareti sottili. Questi aspetti emergono solo con i primi getti dallo stampo di serie. Per questo, la voce che fa risparmiare di più è un'attenta analisi della progettazione prima di ordinare lo stampo.
Cosa verificare nella progettazione prima di ordinare lo stampo
- angoli di sformo sulle pareti parallele alla direzione di apertura dello stampo,
- spessori uniformi delle pareti e raccordi arrotondati agli angoli, senza ispessimenti localizzati in cui si formano cavità da ritiro,
- posizione del piano di divisione e dei punti per gli espulsori, i canali di colata e le materozze,
- sottosquadri e fori laterali che richiedono slitte e aumentano il costo dello stampo,
- superfici funzionali e basi di lavorazione – sovrametalli solo dove sono necessari.
Le regole di progettazione che riducono i costi e il numero di scarti le abbiamo raccolte in guida alla progettazione di getti in alluminio.
Quale precisione aspettarsi da un getto pressofuso
Tra colata in sabbia, colata in conchiglia e pressofusione, quest'ultima offre le tolleranze più strette – tipicamente classi DCTG 5–7 secondo ISO 8062-3, dove la classe DCTG 5 si concorda caso per caso. Per una quota di 100 mm questo significa una tolleranza di circa ±0,28–0,55 mm. Le quote che attraversano il piano di separazione hanno uno scostamento aggiuntivo dell'ordine di 0,1–0,15 mm.
Le superfici accoppiate, di tenuta e di riferimento vengono di norma lavorate di macchina. I sovrametalli nelle pressofusioni sono ridotti, perché sotto lo strato superficiale denso possono trovarsi porosità – una lavorazione troppo profonda potrebbe esporle. Come scegliere la classe di tolleranza e il sovrametallo lo spieghiamo nell'articolo sul tolleranze dei getti secondo ISO 8062-3.
Pressofusione di alluminio a Poznań – come lavoriamo
La nostra fonderia si trova a Janikowo, nei pressi di Poznań, a circa 9 km dal centro di Poznań. Fondiamo esclusivamente leghe di alluminio, con il metodo della pressofusione – in serie fino a 100.000 pezzi all'anno.
- Stampi progettiamo con CAD/CAM con simulazione del flusso della lega e realizziamo in acciaio per utensili sulle nostre macchine CNC, nel nostro reparto attrezzature interno.
- Colata eseguiamo su una linea automatizzata con controllo di temperatura, pressione e tempo ciclo e monitoraggio dei parametri in tempo reale.
- Leghe per la pressofusione: EN AC-46200, EN AC-46500 e EN AC-47100 secondo PN-EN 1706.
- Lavorazione e finitura – centri CNC a 3 e 5 assi, torni automatici CNC, rettifica, lucidatura e verniciatura a polvere nei colori RAL.
- Qualità – sistemi ISO 9001:2015 e ISO 14001:2015, certificati TÜV Rheinland Polska.
Le visite allo stabilimento e il ritiro dei getti sono possibili previo appuntamento. Consegniamo i getti in Polonia e all'estero.
Domande frequenti
Da quale quantità di serie conviene la pressofusione?
Non esiste un limite unico – dipende dalle dimensioni e dalla complessità del pezzo, dal numero di cavità dello stampo e dall'entità delle lavorazioni. La pressofusione si sceglie di solito per serie nell'ordine di migliaia di pezzi all'anno. Per quantità minori può essere più conveniente la conchiglia o lo stampo in sabbia, per cui conviene confrontare le offerte di entrambe le varianti.
Si può trattare termicamente o saldare un getto pressofuso?
I getti pressofusi standard di solito non vengono sottoposti a solubilizzazione e invecchiamento (T6) né a saldatura. Nel getto possono restare intrappolati gas che, ad alta temperatura, formano bolle in superficie. Se il pezzo richiede trattamento termico o saldatura, la scelta migliore è di solito un getto in conchiglia.
Quali leghe di alluminio utilizzate per la pressofusione?
EN AC-46200 (AlSi8Cu3) e EN AC-46500 (AlSi9Cu3(Fe)(Zn)) – leghe con rame, di buona colabilità e lavorabilità – e EN AC-47100 (AlSi12Cu1(Fe)), che riempie bene le pareti sottili. Il confronto tra le leghe lo trovi nella pagina leghe di alluminio.
Realizzate prototipi?
Per pochi pezzi lo stampo per pressofusione non è conveniente. Prototipi e piccole serie in conchiglia li realizziamo previa consulenza. Se non c'è documentazione, possiamo scansionare il pezzo esistente e ricavarne il modello.
Preventivo per getti pressofusi
Invia il modello 3D, il disegno con le tolleranze e la quantità annua prevista – su questa base prepareremo l'offerta. Maggiori informazioni sulla tecnologia le trovi nella pagina pressofusione di alluminio, e l'elenco dei dati necessari – nella guida preparare una richiesta d'offerta per la fonderia. Richiedi un preventivo.
Autore: team della Fonderia di Poznań
Fonderia di Poznań è un marchio di Adjatech Metalworking Sp. z o.o. – fonderia di metalli non ferrosi a conduzione familiare a Poznań. La famiglia Brukwicki si occupa di modellazione per fonderia dal 1950. Colano leghe di alluminio in conchiglia, in forme di sabbia e a pressione; lavorano i getti su macchine CNC e li verniciano a polvere. Operiamo secondo i sistemi di gestione ISO 9001 e ISO 14001 (certificati TÜV Rheinland Polska).
