La pressofusione in camera fredda è un processo di fusione dei metalli che produce parti precise e complesse iniettando metallo fuso in stampi di acciaio riutilizzabili ad alta pressione. La chiave differenza tra pressofusione a camera calda e a camera fredda risiede nel modo in cui il metallo viene fuso e consegnato: i sistemi a camera fredda mantengono il forno di fusione separato dal meccanismo di iniezione. Questa separazione consente ai produttori di lavorare con metalli con punti di fusione più elevati, come leghe di alluminio, rame e magnesio.
Il processo eccelle nel creare parti con eccellenti finiture superficiali e tolleranze ristrette. I settori che vanno dall'automotive all'aerospaziale si affidano alla pressofusione in camera fredda per componenti che richiedono sia resistenza che precisione.
La pressofusione a camera fredda si distingue dagli altri metodi di fusione per il suo approccio unico alla gestione del metallo fuso. Il sistema utilizza un forno esterno per fondere il metallo, quindi trasferisce quantità misurate nella camera di iniezione per ogni ciclo di fusione.
Questo metodo è particolarmente indicato per le leghe che, se tenute a contatto costante con il metallo fuso, danneggerebbero il sistema di iniezione. La separazione protegge l'attrezzatura e consente l'utilizzo di materiali con punti di fusione superiori a 1,200 °C.
Questa tecnologia produce componenti che spaziano da piccoli alloggiamenti elettronici a grandi blocchi motore per autoveicoli. Ogni componente risulta di qualità costante e richiede una lavorazione secondaria minima.
Il processo inizia con la preparazione delle due metà dello stampo. Gli operatori spruzzano un agente distaccante sulle superfici dello stampo per evitare che si attacchino e facilitare la rimozione dei pezzi.
Le due metà dello stampo si chiudono e si bloccano sotto l'azione di una forza enorme, spesso di migliaia di tonnellate. Questa pressione di serraggio deve superare la pressione di iniezione per impedire la fuoriuscita di metallo dalla linea di separazione.
Una siviera automatizzata o un operatore manuale trasferisce il metallo fuso dal forno di attesa alla camera di colata. La quantità deve essere precisa: una quantità insufficiente lascia la cavità vuota, mentre una quantità eccessiva comporta sprechi di materiale ed energia.
La temperatura del metallo a questo punto varia tipicamente da 50 a 100 °C al di sopra del suo punto di fusione. Questo surriscaldamento garantisce il completo riempimento della cavità prima che inizi la solidificazione.
Uno stantuffo idraulico avanza, spingendo il metallo fuso attraverso la camera di iniezione e nella cavità dello stampo. La pressione di iniezione può raggiungere i 10,000-25,000 PSI.
Il metallo riempie la cavità in pochi millisecondi. Questo riempimento rapido riduce al minimo la perdita di temperatura e garantisce la riproduzione accurata dei dettagli più fini.
Il metallo inizia a raffreddarsi immediatamente dopo essere entrato nello stampo. I canali d'acqua all'interno dei blocchi dello stampo regolano la temperatura e accelerano la solidificazione.
Il tempo di raffreddamento dipende dallo spessore e dalla complessità del pezzo. Le sezioni più spesse richiedono un raffreddamento più lungo per prevenire difetti interni.
Una volta solidificate, le due metà dello stampo si separano. I perni di espulsione spingono il getto fuori dalla cavità dello stampo.
Il pezzo potrebbe essere ancora caldo, ma deve essere sufficientemente solido da mantenere la sua forma durante l'espulsione. Un'espulsione prematura può causare deformazioni o danni.
Il getto esce con materiale in eccesso, chiamato bava, in corrispondenza della linea di separazione e dei punti di iniezione. Questo materiale in eccesso viene rimosso tramite stampi di rifilatura o utensili da taglio.
Ulteriori operazioni di finitura possono includere granigliatura, lavorazione meccanica o trattamenti superficiali. Molti componenti richiedono una finitura minima a causa dell'accuratezza intrinseca del processo.
La differenza fondamentale tra la pressofusione a camera calda e quella a camera fredda risiede nel modo in cui ciascun sistema gestisce il metallo fuso. Le macchine a camera calda immergono il meccanismo di iniezione direttamente nel bagno di metallo fuso. Le macchine a camera fredda mantengono questi componenti separati, richiedendo il trasferimento del metallo a ogni stampata.
Questa distinzione crea diverse differenze pratiche. I sistemi a camera calda sono più veloci, con cicli fino a 18 volte al minuto rispetto ai 2-3 cicli della camera fredda. Tuttavia, le macchine a camera calda possono processare solo leghe a basso punto di fusione come zinco e magnesio. L'immersione costante eroderebbe rapidamente i componenti se utilizzati con leghe di alluminio o rame.
I sistemi a camera fredda gestiscono efficacemente questi metalli ad alta temperatura. Il loro meccanismo di iniezione separato evita l'esposizione continua al calore, prolungando la durata dell'attrezzatura. Possono anche gestire pesi di iniezione maggiori, producendo pezzi fino a 100 kg o più.
Anche le capacità di pressione variano significativamente. Le macchine a camera fredda generano pressioni di iniezione più elevate, creando parti più dense con migliori proprietà meccaniche. Questo le rende ideali per componenti strutturali che richiedono resistenza e durata.
Considerazioni di costo favoriscono i sistemi a camera calda per la produzione di grandi volumi di piccole parti. I tempi di ciclo più rapidi e la maggiore semplicità di funzionamento riducono i costi per pezzo. I sistemi a camera fredda richiedono più energia e manutenzione, ma consentono la produzione di componenti di valore in alluminio e rame.
In definitiva, sono i requisiti del materiale a determinare la scelta. Se il componente richiede proprietà di zinco o magnesio, la camera calda offre velocità ed efficienza. Per componenti in alluminio, ottone o rame, la camera fredda rappresenta l'unica opzione praticabile, nonostante i costi operativi più elevati.
