Le fusioni in sabbia sono parti metalliche realizzate versando metallo fuso in stampi di sabbia: è come costruire un castello di sabbia in spiaggia, solo che si crea uno spazio vuoto per il metallo liquido invece di costruire torri. Il tipo di sabbia scelto determina la resistenza dello stampo, la levigatezza del pezzo finale e la velocità di realizzazione.
Diverso colata in sabbia Le sabbie sono più adatte a diversi progetti. Analizziamo le sei tipologie principali che incontrerete in qualsiasi fonderia.
La sabbia verde è il cavallo di battaglia del mondo della fusione: viene utilizzata in circa il 70% di tutte le operazioni di fusione in sabbia. Nonostante il nome, non è effettivamente di colore verde; si chiama "verde" perché contiene umidità, come il legno verde non ancora essiccato.
Questa miscela di sabbia contiene sabbia di silice, argilla (solitamente bentonite), acqua e talvolta polvere di carbone. L'argilla agisce come collante quando è bagnata, tenendo insieme il tutto mentre si versa il metallo.
Il vantaggio principale della sabbia verde è che può essere riutilizzata più volte. Basta aggiungere un po' più di acqua e argilla dopo ogni colata, mescolare e il gioco è fatto.
Lo svantaggio? Non ti dà la massima fluidità finitura superficialee l'umidità può causare difetti se non si presta attenzione. Pensate alla differenza tra disegnare sulla sabbia bagnata e su quella asciutta in spiaggia: la sabbia bagnata mantiene meglio la sua forma, ma è più disordinata da lavorare.
La sabbia resinosa, detta anche sabbia senza cottura, utilizza leganti chimici al posto di argilla e acqua per tenere insieme la sabbia. Si mescola la sabbia con resina liquida e un catalizzatore, e si indurisce a temperatura ambiente, senza bisogno di calore.
Immagina di mescolare la colla epossidica. La parte A (la resina) e la parte B (il catalizzatore) si combinano per creare uno stampo duro come la roccia in circa 24 ore. Questo colata di sabbia per il metallo produce superfici incredibilmente lisce e mantiene dettagli fini che la sabbia verde non può eguagliare.
Il compromesso è il costo. La sabbia di resina è più costosa della sabbia verde e non è riutilizzabile con la stessa facilità. La maggior parte delle fonderie la utilizza per fusioni di medie e grandi dimensioni, dove la precisione è più importante del prezzo.
La sabbia di silicato di sodio utilizza il silicato di sodio liquido come legante. Dopo aver modellato lo stampo, lo si sottopone a un getto di CO₂, che indurisce istantaneamente la sabbia attraverso una reazione chimica.
È come avere del calcestruzzo a presa istantanea per stampi di sabbia. La CO₂ converte il silicato di sodio in un gel che lega insieme i granelli di sabbia in pochi secondi.
Questo metodo consente di ottenere rapidamente stampi resistenti, rendendolo perfetto per le anime (le parti che creano sezioni cave nelle fusioni). Non sono necessarie apparecchiature di riscaldamento, solo una bombola di CO₂.
Lo svantaggio principale è che gli stampi in silicato di sodio sono più difficili da rompere dopo la fusione. Inoltre, la sabbia non si ricicla bene, quindi si generano più rifiuti rispetto alla sabbia verde.
La sabbia di conchiglie crea stampi sottili e cavi che ricordano le conchiglie, da cui il nome. Si ricopre la sabbia con una resina termoindurente, quindi la si riscalda contro un modello metallico caldo a circa 450 °C.
Il processo funziona come la preparazione di un waffle. La sabbia ricoperta di resina tocca il modello caldo e forma immediatamente un guscio duro spesso circa 1-4 cm.
Gli stampi a conchiglia offrono un'eccellente finitura superficiale e precisione dimensionale. Sono perfetti per fusioni di piccole e medie dimensioni che richiedono dettagli precisi, come i componenti dei motori automobilistici.
L'investimento in attrezzature è maggiore perché sono necessari modelli riscaldati e forni di polimerizzazione. Ma se si producono migliaia di pezzi uguali, la qualità e la velocità ne giustificano l'investimento.
Gli stampi di sabbia secca nascono come stampi di sabbia verde che vengono poi cotti in forno a una temperatura compresa tra 300 e 650 °F. Il calore elimina tutta l'umidità e rafforza il legante argilloso.
Pensatela come la differenza tra il Play-Doh e l'argilla indurita. Il processo di cottura trasforma uno stampo fragile in qualcosa di molto più resistente.
Gli stampi in sabbia asciutta gestiscono meglio il metallo fuso rispetto alla sabbia verde perché non c'è umidità che possa creare vapore. Ciò significa meno difetti e una migliore finitura superficiale dei tuoi getti.
Lo svantaggio più evidente è il costo in termini di tempo ed energia. La cottura di stampi di grandi dimensioni può richiedere ore e richiede un forno di dimensioni considerevoli. La maggior parte delle fonderie riserva questo metodo a getti di grandi dimensioni e complessi, dove la qualità è fondamentale.
La sabbia limosa contiene circa il 50% di sabbia e il 50% di argilla, creando una miscela dalla consistenza simile a quella della plastilina. In genere, viene applicata come rivestimento su strutture in mattoni o metallo, anziché essere utilizzata per l'intero stampo.
Questo metodo è simile all'intonaco di un muro. Si stendono strati di impasto di terriccio su una struttura scheletrica, lisciando ogni strato per creare la cavità dello stampo.
Gli stampi in argilla sono ideali per la creazione di getti di grandi dimensioni, come eliche di navi o basi di macchinari di grandi dimensioni. La miscela ricca di argilla offre un controllo eccellente sulla forma dello stampo.
Il processo è laborioso e richiede manodopera qualificata. È anche lento, poiché ogni strato ha bisogno di tempo per asciugarsi. Le fonderie moderne raramente utilizzano la formatura in argilla pura, sebbene la tecnica sia ancora utilizzata in applicazioni specializzate.
La sabbia verde è il miglior punto di partenza per i principianti. È tollerante, economica e non richiede attrezzature speciali, a parte i classici strumenti di miscelazione. Puoi esercitarti ripetutamente senza preoccuparti di sprecare materiali costosi.
In genere, non dovresti mescolare diversi tipi di sabbia poiché hanno leganti incompatibili e metodi di stagionatura. Tuttavia, è possibile utilizzare sabbie diverse per parti diverse dello stesso getto, ad esempio sabbia di conchiglie per le aree dettagliate e sabbia verde per il resto.
La sabbia verde può essere riutilizzata 20-30 volte con un adeguato ricondizionamento. Le sabbie di resina e silicato di sodio in genere non possono essere riutilizzate direttamente, ma possono essere recuperate attraverso processi termici o meccanici che rimuovono i leganti.
Colata in sabbia verde È relativamente ecosostenibile poiché la sabbia è riutilizzabile e contiene materiali naturali. Le sabbie a legame chimico, come la resina e il silicato di sodio, presentano maggiori problematiche ambientali a causa delle emissioni e dei requisiti di smaltimento.
