Colata in sabbia Crea parti metalliche versando metallo fuso in stampi di sabbia. Il processo è affidabile ed economico, ma è anche soggetto a vari difetti che possono rovinare una fusione.
Questi difetti si verificano quando qualcosa non va nella sabbia, nel processo di colata o nella progettazione dello stampo. Come operatore o tecnico di fonderia, incontrerai soffiature, cavità da ritiro, difetti superficiali crepee altri problemi che incidono sia sull'aspetto che sull'integrità strutturale.
I difetti gassosi si formano quando aria o gas rimangono intrappolati nel metallo fuso durante la colata e la solidificazione. Questi sono tra i problemi più comuni che si riscontrano nelle fusioni in sabbia e si manifestano come fori, vuoti o aree porose sulla superficie o sotto di essa.
Le soffiature sono cavità rotonde o ovali che si formano quando i gas non riescono a fuoriuscire dalla cavità dello stampo. Si trovano solitamente sulla parte superiore del getto, dove i gas salgono naturalmente.
I forellini sono minuscoli difetti gassosi di circa 2 mm di diametro. Di solito si presentano in gruppi piuttosto che singolarmente, creando una superficie ruvida e porosa.
Porosità gassosa Si riferisce a piccoli vuoti distribuiti all'interno del getto. A differenza di soffiature e fori visibili, la porosità spesso rimane nascosta finché il pezzo non viene lavorato o sezionato.
I gas rimangono intrappolati durante la solidificazione perché si dissolvono nel metallo liquido, ma non possono rimanere disciolti nel metallo solido. Man mano che la fusione si raffredda e si solidifica, questi gas devono essere smaltiti.
Difetti da ritiro Si verificano quando il metallo fuso si contrae durante la solidificazione, ma non riceve abbastanza metallo liquido aggiuntivo per riempire il vuoto risultante. Questi difetti compromettono gravemente la resistenza della fusione e sono tra i problemi di qualità più gravi che si possano incontrare.
I punti caldi sono aree del getto che si solidificano più a lungo perché trattengono il calore più a lungo rispetto alle sezioni circostanti. In genere si verificano dove il getto presenta sezioni più spesse o dove più sezioni si incontrano.
Le cavità da ritiro sono vuoti che si formano nei punti caldi quando il metallo in fase di solidificazione non viene alimentato con ulteriore metallo liquido. Questi difetti indeboliscono gravemente la fusione e spesso richiedono lo scarto del pezzo.
Si possono riscontrare due tipi di difetti di restringimento:
Retrazione aperta Si presenta come una depressione o un cratere sulla superficie del getto, solitamente nella parte superiore, dove la colonna alimenta il pezzo. È possibile osservare questa tipologia di fenomeno subito dopo aver rimosso il getto dallo stampo.
Restringimento chiuso Si formano come vuoti interni che non emergono in superficie. Sono più pericolosi perché si nascondono all'interno della fusione e si rivelano solo durante la lavorazione o, peggio, quando il componente si rompe durante l'uso.
I difetti superficiali si presentano come irregolarità sulla superficie esterna del getto. Questi problemi incidono sia sull'aspetto che sulla precisione dimensionale, richiedendo spesso una rettifica approfondita o addirittura lo scarto completo del pezzo.
Le code di topo appaiono come linee irregolari o crepe sulla superficie del getto, simili a sottili solchi ondulati. Quando questi difetti diventano gravi, vengono chiamate "deformazioni", che sono essenzialmente code di topo grandi e pronunciate.
L'aspetto è caratteristico. Si noteranno una o più scanalature irregolari che corrono lungo la superficie esterna, in genere sulle sezioni piatte del getto. Queste linee seguono un andamento piuttosto casuale, ma generalmente corrono nella direzione di espansione della sabbia.
La penetrazione del metallo avviene quando il metallo liquido si infiltra negli spazi vuoti nella sabbia di stampaggio, creando una superficie ruvida e irregolare. finitura superficiale sulla fusione. È possibile identificare questo difetto dalla rugosità visibile e dalla consistenza granulosa sulla superficie della fusione.
L'aspetto è inconfondibile. Invece di una superficie liscia, si notano quelli che sembrano granelli di sabbia fusi al metallo. La penetrazione crea una texture irregolare e irregolare, ruvida al tatto.
Le croste sono croste metalliche irregolari che compaiono sulla superficie del calco, in genere spesse solo pochi millimetri. Sono strettamente imparentate con le code di topo e spesso compaiono insieme sullo stesso calco.
La relazione con le code di topo è diretta. Quando si rimuove una crosta dalla superficie del getto, in genere si trova una coda di topo sottostante. Entrambi i difetti sono dovuti all'espansione della sabbia e alla rottura per compressione, ma le croste rappresentano un caso più grave, in cui un pezzo della superficie dello stampo si solleva e il metallo scorre sotto di esso.
I difetti di riempimento incompleto si verificano quando il metallo fuso non riempie completamente la cavità dello stampo o quando due flussi di metallo non si fondono correttamente. Questi difetti lasciano pezzi con sezioni completamente mancanti o con punti deboli in cui il metallo non si è fuso correttamente.
Un errore di fusione si verifica quando il metallo liquido non riempie completamente la cavità dello stampo, lasciando una porzione non riempita del getto. Riconoscerai immediatamente questo difetto perché una parte del getto è semplicemente mancante.
Il riempimento incompleto presenta diverse caratteristiche:
Le chiusure fredde si formano quando due fronti di metallo liquido si incontrano nella cavità dello stampo ma non si fondono correttamente, lasciando una discontinuità o un punto debole nel getto. Questo difetto crea una grave debolezza strutturale.
Il fallimento della fusione si verifica perché i flussi metallici hanno già iniziato a solidificarsi. Quando il metallo liquido scorre attorno a un nucleo o a un ostacolo, si divide in due o più flussi. Questi flussi dovrebbero fondersi senza soluzione di continuità dall'altro lato, ma se si sono raffreddati troppo, si limitano a premere l'uno contro l'altro senza fondersi.
L'identificazione visiva è relativamente semplice. Vedrete una linea o una crepa visibile nel punto di incontro dei due flussi. La linea appare come una sottile cucitura irregolare che attraversa la superficie del getto. A volte sembra una crepa, in altri casi appare come una linea tenue con una consistenza leggermente diversa.
I difetti da inclusione si verificano quando materiali non metallici rimangono intrappolati nella fusione. Questi materiali estranei creano punti deboli, riducono le proprietà meccaniche e possono causare guasti durante il funzionamento.
Le inclusioni di scoria sono materiali non metallici che creano sacche o intrappolamenti nastriformi nel getto. Hanno una forma molto irregolare e porosa e si trovano spesso nelle parti superiori dei getti, dove galleggiano in superficie.
L'intrappolamento di materiali non metallici avviene durante la fusione e la colata. Le scorie si formano quando gli elementi presenti nella massa fusa con elevata affinità per l'ossigeno reagiscono con l'ossigeno presente nell'aria, creando composti di ossido che galleggiano sulla superficie della massa fusa. Nella fusione dell'acciaio, questa reazione è particolarmente pronunciata.
Le inclusioni di sabbia si verificano quando particelle di sabbia provenienti dallo stampo si incastrano nel materiale di fusione. Questo difetto è presente in una certa misura in quasi tutte le fusioni in sabbia, ma troppe inclusioni di sabbia rovinano il pezzo.
Le particelle di sabbia si incastrano durante la colata quando la sabbia staccatasi dalla parete dello stampo viene trasportata dal flusso di metallo o cade nella cavità dello stampo. Le particelle rimangono quindi intrappolate mentre il metallo si solidifica attorno a loro.
I difetti della fusione in sabbia sono causati da molteplici fattori, che spesso interagiscono tra loro creando problemi.
| Tipo di difetto | Cause primarie | Fattori contribuenti |
|---|---|---|
| Sfiatature | Umidità eccessiva (>4%), bassa permeabilità della sabbia | Ventilazione insufficiente, stampi sovraccarichi, granelli di sabbia fini |
| Fori di spillo | Alto contenuto di umidità, assorbimento di idrogeno | Siviere bagnate, degasaggio inadeguato, scarsa essiccazione della sabbia |
| Porosità del gas | Gas intrappolati durante la solidificazione | Sabbia a bassa permeabilità, colata turbolenta, reazioni chimiche |
| Cavità di restringimento | Sistema di alimentazione inadeguato, punti caldi | Variazioni dello spessore della parete, modulo del montante <1.2x getto, posizionamento errato del montante |
| Code di ratto | Scarse proprietà di espansione della sabbia, calore eccessivo | Pressatura eccessivamente dura, ampie sezioni piatte, resistenza a caldo insufficiente |
| Penetrazione del metallo | Granelli di sabbia grossolani, alta temperatura di colata | Nessun lavaggio dello stampo, bassa resistenza della sabbia, permeabilità eccessiva |
| croste | Guasto dovuto all'espansione e alla compressione della sabbia | Uguale alle code di topo, lifting facciale con muffa grave |
| Errori | Bassa temperatura di colata, scarsa fluidità | Piccole porte, velocità di colata lenta, sezioni di fusione sottili |
| Chiusure fredde | Bassa temperatura del metallo, flussi che non si fondono | Progettazione scadente del canale di colata, colata lenta, fluidità inadeguata |
| Inclusioni di scorie | Rimozione incompleta delle scorie, tecnica di colata | Contatto con l'aria, colata turbolenta, nessuna trappola per scorie |
| Inclusioni di sabbia | Erosione da muffa, particelle di sabbia sciolte | Compattazione irregolare, flusso turbolento, nuclei deboli, scarsa miscelazione |
