La parte superiore e quella inferiore di uno stampo di fusione sono semplicemente le metà superiore e inferiore di uno stampo. La parte inferiore è la parte superiore, mentre la parte superiore è la parte inferiore, e insieme formano una cavità completa dello stampo, pronta a ricevere il metallo fuso.
Il cilindro è il telaio, solitamente in metallo o legno, che tiene insieme queste due metà e contiene tutta la sabbia. All'interno del cilindro, il trascinatore e la piastrina si incontrano lungo una linea chiamata linea di separazione. Questa linea di separazione è fondamentale perché è il punto in cui il modello viene diviso. La metà superiore del modello va nel piastrina e la metà inferiore va nel trascinatore. Quando si separano le due metà, è possibile rimuovere il modello e creare la cavità dello stampo.
Perché usare due metà invece di uno stampo? La risposta è pratica. I pezzi complessi spesso presentano sottosquadri, passaggi interni o caratteristiche che sarebbero impossibili da estrarre da uno stampo monoblocco. Dividendo lo stampo a metà, è possibile rimuovere il modello in modo pulito senza rompere la sabbia.
Il processo inizia posizionando il dragaggio, la metà inferiore, capovolto su una tavola di formatura. Il modello, che è essenzialmente un modello del pezzo che si desidera fondere, viene posizionato all'interno del dragaggio. Il dragaggio viene riempito con sabbia verde, ovvero sabbia mescolata con un legante (solitamente argilla) e acqua per mantenerne la forma. Gli operai utilizzano un processo di pressatura, spesso con vibrazioni, per compattare la sabbia attorno al modello.
Una volta che la frizione è completamente compattata e la sabbia è compatta, la parte superiore del cope viene posizionata sopra la frizione. A questo punto, dei perni di allineamento (di cui parleremo più approfonditamente tra poco) impediscono alle due metà di spostarsi. Ulteriore sabbia verde riempie la parte superiore del cope fino a quando tutto è ben compatto.
Ed è qui che entra in gioco la vera abilità. La parte superiore e quella inferiore vengono separate, e ora bisogna estrarre il modello senza distruggere la cavità di sabbia. L'operaio della fonderia usa un'asta di trazione, un'asta che viene conficcata nel modello, e la picchietta delicatamente in tutte le direzioni per allentarlo.
Il modello viene estratto con attenzione, lasciando una cavità perfetta nella sabbia. L'operatore potrebbe dover prestare attenzione agli angoli di sformo, leggere conicità integrate nel modello che facilitano l'estrazione. I modelli in genere hanno angoli di sformo di almeno 1 grado per evitare che la sabbia si attacchi e si rompa.
Dopo aver rimosso il modello, è necessario praticare piccoli passaggi nella sabbia per guidare il metallo fuso nella cavità. Il canale di colata è il principale passaggio verticale da cui entra il metallo. Il canale di colata collega il canale di colata alla cavità dello stampo. Gli operai della fonderia praticano questi passaggi a mano, utilizzando strumenti specializzati per incidere i canali nella sabbia.
Il supporto e la guida vengono riassemblati e fissati insieme. I perni di allineamento assicurano che le due metà dello stampo siano perfettamente allineate. Il metallo fuso scorre lungo la materozza, attraverso il gate e nella cavità dello stampo. Il metallo riempie lo spazio in cui si trovava il modello, assumendone la forma esatta.
Raffreddandosi e solidificandosi, il metallo si restringe leggermente e forma il getto grezzo. Una volta raffreddatosi a sufficienza, il cilindro viene aperto separando nuovamente la parte superiore e quella inferiore, e la sabbia viene spazzolata via per rivelare il getto sottostante.
Si tratta di perni o aste che si inseriscono nei fori corrispondenti sia del cope che della frizione. Quando si chiude lo stampo, i perni scorrono in posizione e bloccano le due metà perfettamente allineate.
La linea di separazione è il punto in cui la parte superiore incontra la resistenza e determina come verrà divisa la parte. Una linea di separazione ideale attraversa la parte più spessa del getto, evitando angoli e geometrie complesse.
La fusione a piastra di accoppiamento utilizza un singolo modello bifacciale montato su una piastra metallica. Le metà di appoggio e di trascinamento vengono stampate simultaneamente su entrambi i lati della piastra. Questa soluzione è adatta per pezzi di medie dimensioni in volumi di produzione moderati, ma il modello risulta troppo pesante e scomodo per pezzi di grandi dimensioni.
La soluzione Cope and Drag è vincente quando i pezzi diventano grandi o il volume di produzione rimane basso. La soluzione Match-plate è vincente quando è necessaria una produzione costante e ad alto volume di getti di dimensioni moderate.
Scegliete la tecnica "cope and drag" quando avete getti di grandi dimensioni e complessi o parti personalizzate per le quali l'utilizzo di utensili costosi non è economicamente conveniente. È la soluzione migliore quando avete bisogno di flessibilità di progettazione e potete accettare la natura manuale del processo.
Se si realizzano getti di piccole e semplici componenti in grandi quantità, i metodi automatizzati più rapidi saranno più adatti. Se i componenti sono minuscoli e richiedono tolleranze ristrette, altri metodi potrebbero essere più adatti. Tuttavia, per getti di grandi dimensioni e complessi, dove qualità ed economicità sono importanti, la tecnica "cope and drag" rimane la scelta più logica.
La fusione a stampo continuo e a trascinamento rappresenta un approccio fondamentale alla lavorazione dei metalli, perfezionato nel corso dei secoli. Queste due metà dello stampo, il mozzo superiore e il trascinamento inferiore, consentono di fondere forme complesse che sarebbero impossibili da produrre in altro modo.
Il sistema eccelle perché bilancia convenienza, flessibilità di progettazione e comprovata affidabilità. Non troverete un modo più economico per creare fusioni metalliche grandi e complesse, e le procedure consolidate garantiscono risultati affidabili. Ecco perché le fonderie di tutto il mondo utilizzano ancora questo metodo per qualsiasi cosa, dai motori delle automobili alle attrezzature industriali.
