I difetti più comuni in colata di investimento Tra questi rientrano ritiro, porosità, irregolarità di colata, cold shut e inclusioni. Il ritiro è causato da una solidificazione non corretta; la porosità deriva da gas intrappolato; irregolarità di colata e cold shut derivano da basse temperature del metallo; le inclusioni si verificano a causa della rottura o della contaminazione del guscio ceramico.
Porosità gassosa crea piccoli fori o vuoti nei getti quando i gas rimangono intrappolati durante la solidificazione. Questi difetti si verificano nella microfusione quando l'umidità nel guscio ceramico rilascia vapore, quando i metalli reagiscono con i materiali dello stampo o quando i gas disciolti nel metallo fuso non riescono a fuoriuscire abbastanza rapidamente. Il gas intrappolato forma cavità sferiche o allungate che indeboliscono la struttura del getto.
Per prevenire la porosità da gas, le fonderie asciugano accuratamente i gusci ceramici prima di colare il metallo. Degasano inoltre i metalli fusi utilizzando trattamenti sotto vuoto o spurghi con gas inerte.
Porosità da ritiro Forma cavità irregolari e frastagliate quando il metallo si contrae durante il raffreddamento e la solidificazione. Questo difetto si manifesta nelle sezioni spesse delle fusioni, dove il metallo solidifica per ultimo e non riesce ad assorbire il metallo liquido da altre aree. I vuoti risultanti presentano superfici ruvide e dendritiche che li distinguono dalla porosità gassosa liscia.
Le fonderie eliminano la porosità da ritiro progettando sistemi di alimentazione adeguati, dotati di colonne montanti e porte di colata. Questi canali forniscono metallo liquido per compensare il ritiro volumetrico.
Le rotture calde si formano quando le sezioni di fusione subiscono sollecitazioni di trazione durante la solidificazione a temperature appena inferiori al punto di solidificazione. Queste rotture frastagliate e irregolari crepe si formano lungo i bordi dei grani dove il metallo ha una bassa resistenza ma un'elevata sollecitazione dovuta alle velocità di raffreddamento differenziali.
La prevenzione richiede un'attenta selezione della lega e una progettazione dello stampo che riduca al minimo la concentrazione di stress. L'aumento della collassabilità dello stampo riduce la restrizione sul metallo in contrazione. L'aggiunta di affinatori di grano alla lega migliora la resistenza alla lacerazione a caldo creando strutture granulari più fini e uniformi.
Le cricche fredde si formano dopo la completa solidificazione, quando le tensioni residue superano la resistenza del materiale a temperatura ambiente. Queste cricche hanno percorsi più rettilinei rispetto alle rotture a caldo e spesso si propagano attraverso i grani piuttosto che lungo i bordi.
I trattamenti termici di distensione prevengono efficacemente le cricche da freddo riducendo le tensioni residue. Velocità di raffreddamento controllate e procedure di movimentazione appropriate durante la distaffatura riducono ulteriormente la formazione di cricche. Modifiche progettuali che riducono gli spigoli vivi e le concentrazioni di tensioni contribuiscono a prevenire questi difetti.
Le chiusure a freddo si verificano quando due flussi metallici si incontrano ma non riescono a fondersi completamente a causa di una solidificazione prematura. Ciò crea una giunzione o una piega visibile sulla superficie del getto. Basse temperature di colata, velocità di riempimento lente o colate interrotte causano questi difetti. Le aree non fuse creano punti deboli che compromettono le proprietà meccaniche.
Mantenere temperature di colata adeguate, superiori a 50-100 °C rispetto alla temperatura di liquidus, previene le chiusure a freddo. Il colaggio continuo e rapido garantisce la fusione dei flussi metallici prima che si verifichi l'ossidazione superficiale.
Le inclusioni sono particelle estranee intrappolate nel getto solidificato che creano difetti interni e imperfezioni superficiali.
Una manipolazione attenta previene danni al guscio che causano inclusioni ceramiche. L'utilizzo di filtri ceramici nel sistema di colata intrappola le particelle prima che entrino nella cavità dello stampo. La schiumatura regolare delle superfici metalliche fuse rimuove scorie e scorie prima della colata.
Le colate irregolari si verificano quando il metallo fuso si solidifica prima di riempire completamente la cavità dello stampo. Questo crea getti incompleti, con particolari mancanti o sezioni intere. Bassa temperatura del metallo, pressione metallostatica inadeguata o percorsi di flusso ristretti causano colate irregolari. Le sezioni sottili presentano un rischio maggiore di colate irregolari a causa della rapida perdita di calore.
Aumentare la temperatura di colata di 50-150 °C rispetto al normale migliora la fluidità e la capacità di riempimento. Riprogettare i sistemi di colata con sezioni trasversali più grandi riduce la resistenza al flusso. Preriscaldare gli stampi a 200-400 °C rallenta la solidificazione nelle sezioni sottili.
Questi difetti sono il risultato di reazioni chimiche o fisiche tra il metallo fuso e il guscio ceramico.
L'utilizzo di materiali refrattari più fini e di rivestimenti aggiuntivi per la struttura impedisce la penetrazione del metallo. L'applicazione di adeguati lavaggi dello stampo crea strati barriera tra metallo e ceramica. La selezione di sistemi di struttura chimicamente compatibili per leghe specifiche previene i difetti di fusione.
Il cedimento fisico del guscio ceramico durante la fusione crea vari difetti geometrici.
Una corretta stesura del rivestimento con 6-8 strati fornisce una resistenza adeguata per resistere alle fessurazioni. Il controllo dell'asciugatura tra gli strati previene l'accumulo di tensioni che causano il cedimento del rivestimento. Il rinforzo delle aree critiche con ulteriori strati di stucco previene le deformazioni localizzate.
Questi difetti influenzano la precisione geometrica e dimensionale tolleranza dei getti.
I supporti di fissaggio durante il raffreddamento mantengono la geometria corretta e prevengono le deformazioni. I design simmetrici dei canali di iniezione favoriscono velocità di raffreddamento uniformi. I controlli di qualità durante l'assemblaggio del modello e la costruzione del guscio prevengono difetti di disallineamento prima della colata del metallo.
