Tolleranze di fusione a cera persa

Casting d'investimento fornisce componenti metallici di precisione con tolleranze prevedibili su diverse dimensioni e proprietà geometriche. Le tolleranze lineari standard vanno da ±0.005" a ±0.060", mentre le tolleranze geometriche controllano forma, orientamento e posizione per garantire un adattamento e una funzionalità ottimali.

Tolleranze nella fusione a cera persa

In qualsiasi processo produttivo, è impossibile produrre componenti con dimensioni nominali esatte in modo uniforme. Le tolleranze di fabbricazione si riferiscono all'intervallo di variazione ammissibile nelle dimensioni di un componente prodotto. Rappresentano la deviazione accettabile dalle dimensioni fisiche desiderate che consente al componente di soddisfare comunque i suoi standard qualitativi e di svolgere la sua funzione prevista in modo corretto e sicuro.

Tolleranze dimensionali lineari

Le tolleranze dimensionali lineari definiscono la variazione ammissibile per una distanza lineare tra due punti su un getto. Una regola pratica comunemente citata, spesso associata a linee guida della fusione a cera persa Secondo l'Istituto (ICI) e la prassi generale delle fonderie, la tolleranza è di ±0.010 pollici per il primo pollice (o ±0.25 mm per i primi 25.4 mm) di qualsiasi dimensione.

Per ogni pollice aggiuntivo, viene in genere aggiunta una tolleranza incrementale da ±0.003 a ±0.005 pollici (o da ±0.08 mm a ±0.13 mm per ogni 25.4 mm aggiuntivi). Ad esempio, una dimensione di 3 pollici potrebbe avere una tolleranza standard di ±0.010 pollici (per il primo pollice) + 2×±0.003 pollici = ±0.016 pollici.

Tolleranze geometriche

Le tolleranze geometriche controllano la forma, l'orientamento e la posizione delle caratteristiche oltre le dimensioni di base. Garantiscono il corretto adattamento e funzionamento dei componenti negli assiemi. Spesso sono più difficili da controllare e prevedere rispetto alle tolleranze lineari, perché sono altamente soggette a ritiro non uniforme, distorsioni termiche durante il raffreddamento e vincoli meccanici dello stampo e della geometria del componente.  

Pianura

Definisce la deviazione di una superficie da un piano perfetto. Le superfici microfuse sono soggette a un certo grado di "concavità", soprattutto su aree piane più ampie e non supportate, a causa del ritiro volumetrico della cera e del metallo durante il raffreddamento. La tolleranza di planarità tipica del getto grezzo è spesso indicata come 0.005 pollici per pollice (0.005 mm/mm o 0.127 mm per 25 mm) di lunghezza o larghezza.

rettilineità

Questo parametro controlla quanto una caratteristica, come un bordo o un asse, possa deviare da una linea perfettamente retta. I getti più lunghi sono più soggetti a piegature o deformazioni durante il raffreddamento. Una linea guida comune per la rettilineità del getto è di ±0.005 pollici per pollice di lunghezza (±0.005 mm/mm). Le sezioni costanti potrebbero subire una curvatura assiale di circa 0.024 pollici per piede (2 mm/m).

Rotondità (Circularità)

Misura quanto un elemento circolare si conforma a un cerchio perfetto. Le deviazioni possono dare origine a forme ovali, oblunghe o altre forme non circolari. L'Investment Casting Institute (ICI) suggerisce una rotondità tipica di ±0.015 pollici su un elemento di diametro di 1 pollice (totale 0.030 pollici TIR). Per tubi cavi rotondi, vengono riportate tolleranze come 0.006 pollici di lettura dell'indicatore totale (TIR) ​​per diametri fino a 1 pollice.

Concentricità

La concentricità controlla il grado di allineamento tra i centri delle feature cilindriche. Per le feature la cui lunghezza non supera il doppio del diametro, la concentricità può spesso essere mantenuta entro 0.005 pollici per pollice di separazione tra le feature.

Parallelismo

Il parallelismo garantisce che due superfici mantengano una distanza costante l'una dall'altra. Mantenere il parallelismo può essere difficile per progetti con elementi a forcella o a giogo non supportati, a causa del restringimento volumetrico della struttura di supporto. Il parallelismo generale potrebbe essere pari allo 0.3% della dimensione complessiva.

Perpendicolarità (Ortogonalità)

La perpendicolarità determina quanto vicino a 90 gradi si incontrano due superfici o caratteristiche. La microfusione raggiunge in genere tolleranze di perpendicolarità comprese tra 0.005 e 0.015 pollici per pollice.

Angolarità

Definisce la variazione ammissibile di un angolo tra due caratteristiche rispetto al valore specificato. Le tolleranze angolari allo stato grezzo di fusione possono variare da ±0.5 gradi per posizioni ben supportate a ±2 gradi dove la distorsione è più probabile. Alcune specifiche generali indicano ±0.5 gradi per tutti gli angoli.

Tolleranze specializzate

Oltre alle dimensioni standard e ai controlli geometrici, alcune tolleranze specifiche si applicano a caratteristiche specifiche comuni nei pezzi fusi.

Spessore parete

La tolleranza sullo spessore delle pareti è spesso considerata un'eccezione alle tolleranze lineari standard, con una tolleranza minima assoluta spesso specificata, come ±0.020 pollici (±0.51 mm). Per le dimensioni metriche, vengono riportate tolleranze come ±0.30 mm per pareti di spessore inferiore a 6 mm e ±0.50 mm per pareti di spessore superiore a 6 mm.

Il rapporto tra le sezioni più spesse e più sottili dovrebbe rimanere, ove possibile, inferiore a 4:1. Rapporti più elevati possono causare problemi di raffreddamento e tensioni interne che portano a deformazioni o crepe.

Tolleranze dei fori

• Attraverso: Per i fori passanti, le linee guida suggeriscono lunghezze massime comprese tra 2 e 6 volte il diametro del foro, a seconda delle dimensioni del foro. Ad esempio, un foro da 0.04 a 0.08 pollici potrebbe avere una lunghezza massima pari a 2 volte il suo diametro, mentre un foro da 0.201 a 0.4 pollici potrebbe estendersi fino a 4 volte il suo diametro.
• Cieco: I fori ciechi sono in genere meno profondi. Ad esempio, un foro cieco con diametro compreso tra 0.04 e 0.12 pollici potrebbe avere una profondità massima pari a 0.5 volte il suo diametro.
• Diametro: Le tolleranze standard del diametro dei fori vanno da ±0.005 a ±0.015 pollici per i fori piccoli con diametro inferiore a 0.5 pollici. I fori più grandi hanno tolleranze proporzionalmente più ampie, in genere ±1-3% del diametro.
• Posizione: Una linea guida generale per il posizionamento dei fori è una precisione di 0.127 mm ogni 25 mm (0.005 pollici per pollice) da qualsiasi singolo punto di riferimento.
• Rapporti lunghezza-diametro: La microfusione funziona bene per rapporti L/D fino a 4:1. Oltre questo valore, la resistenza del nucleo diventa un problema e la precisione diminuisce. I fori profondi con diametri ridotti spesso richiedono una seconda lavorazione.

Raggi e raccordi

Si raccomandano vivamente raggi di raccordo e angoli generosi progettazione della fusione a cera persa poiché riducono le concentrazioni di stress nel pezzo, migliorano il flusso del metallo durante la fusione e migliorano l'aspetto estetico.

I raggi e i raccordi minimi comunemente ottenibili sono spesso indicati in 0.010 pollici (0.25 mm). Tuttavia, si consiglia ai progettisti di utilizzare i raggi più ampi praticabili, un minimo di 0.030 pollici (0.76 mm) per gli angoli esterni e 0.060 pollici (1.52 mm) per i raccordi, ove possibile.  

Finitura di superficie

Come fuso finiture superficiali da microfusione sono più lisce rispetto a molti altri metodi di fusione. Le superfici tipiche allo stato grezzo di fusione variano da 63 a 125 micropollici RMS (Root Mean Square).