La differenza principale tra pressofusione e colata di investimento è il materiale e il processo dello stampo. La pressofusione utilizza stampi metallici riutilizzabili e inietta metallo fuso ad alta pressione. La microfusione utilizza modelli in cera e stampi in ceramica, producendo parti più complesse ma con costi più elevati e tempi di ciclo più lunghi.
La pressofusione spinge il metallo fuso in stampi di acciaio temprato sotto pressione estrema. Il metallo si solidifica rapidamente all'interno di questi stampi permanenti, creando pezzi con un'eccellente precisione dimensionale e superfici lisce.
Questo processo funziona al meglio con metalli non ferrosi come alluminio, zinco e magnesio. Questi metalli hanno punti di fusione più bassi che si adattano bene agli stampi in acciaio. La lavorazione degli stampi stessi costa migliaia di dollari, ma possono produrre centinaia di migliaia di pezzi prima di usurarsi.
1. Preparazione dello stampo
Gli operai puliscono le due metà dello stampo e le spruzzano con lubrificante. Lo stampo viene quindi serrato sotto una forza enorme, spesso di diverse centinaia di tonnellate.
2. Fusione e preparazione dei metalli
Il metallo scelto viene fuso in un forno. Il metallo fuso viene trasferito in un forno di mantenimento che mantiene l'esatta temperatura necessaria per la fusione.
3. Iniezione
La macchina spara metallo fuso nello stampo a velocità fino a 60 km/h. La pressione varia da 1,500 a 25,000 psi.
4. Raffreddamento e solidificazione
Il metallo si raffredda rapidamente all'interno dello stampo raffreddato ad acqua. Lo stampo rimane bloccato durante tutta la fase di raffreddamento.
5. Espulsione
Una volta solidificato, lo stampo si apre. I perni di espulsione spingono il pezzo fuori dallo stampo. Spesso il pezzo esce con un eccesso di metallo, chiamato bava, che si forma nel punto di incontro delle due metà dello stampo.
6. Rifinitura
Gli operai rimuovono le sbavature e il materiale in eccesso dai cancelli e dai canali.
La microfusione crea parti metalliche attraverso un approccio completamente diverso. Invece di stampi permanenti, questo processo utilizza gusci ceramici monouso formati attorno a modelli in cera. È particolarmente indicato per la produzione di parti con dettagli intricati che sarebbero impossibili da lavorare con macchine utensili.
La fusione a cera persa sacrifica la velocità in favore di versatilità e precisione. Mentre la pressofusione produce migliaia di pezzi, la fusione a cera persa si concentra su lotti più piccoli di componenti complessi.
1. Creazione del modello
Tutto inizia con un modello in ceraI produttori iniettano cera fusa negli stampi in alluminio per creare repliche esatte del pezzo desiderato.
2. Assemblaggio del modello
Diversi modelli di cera vengono fissati a un'asta centrale di cera, chiamata sprue, creando una struttura ad "albero".
3. Edificio grezzo
L'albero di cera viene immerso in una miscela di ceramica e poi ricoperto di sabbia fine. Questo processo si ripete 5-10 volte nell'arco di diversi giorni. Ogni strato deve asciugarsi completamente prima di aggiungere il successivo. Il risultato è un guscio di ceramica spesso circa 1-4 cm.
4. Rimozione della cera
L'insieme rivestito in ceramica viene inserito in un'autoclave a vapore. Il vapore ad alta pressione scioglie la cera in pochi minuti, lasciando uno stampo in ceramica cavo.
5. Cottura dello stampo
Il guscio ceramico vuoto deve essere rinforzato prima di poter contenere il metallo fuso. I forni riscaldano i gusci a 1800-2000 °F. Questo processo brucia ogni residuo di cera rimanente e trasforma la ceramica in uno stampo resistente e stabile.
6. Colata di metalli
Il metallo fuso scorre nello stampo ceramico caldo per gravità. Lo stampo può essere appoggiato su un letto di sabbia per sostenerlo durante la colata.
7. Raffreddamento
Gli stampi riempiti si raffreddano lentamente a temperatura ambiente.
8. Rimozione del guscio
Una volta raffreddato, il guscio ceramico si stacca facilmente. I metodi più comuni includono vibrazioni, getti d'acqua o semplici martellate.
9. Finitura
I singoli componenti vengono tagliati dall'albero con seghe o dischi da taglio. I cancelli e i punti di fissaggio devono essere rettificati per ottenere le dimensioni finali.
| Attributo | Die Casting | Casting di investimento |
|---|---|---|
| Tipo di muffa e durata | Matrici riutilizzabili in acciaio temprato; da 100,000 a milioni di colpi | Guscio in ceramica monouso (nuovo stampo per ogni fusione); lo stampo principale per i modelli in cera è riutilizzabile |
| Compatibilità dei materiali | Principalmente non ferrosi (leghe di Al, Zn, Mg, Cu); metalli ferrosi generalmente inadatti | Ferrosi (acciai, acciaio inossidabile, leghe di Co) e non ferrosi (leghe di Al, Ni, leghe di Ti, leghe di Cu); leghe esotiche/ad alta temperatura |
| Complessità del design | Adatto per forme complesse, pareti sottili; i sottosquadri richiedono matrici complesse (slitte/anime) | Eccellente per geometrie altamente complesse/intricate, sottosquadri, passaggi interni; maggiore libertà di progettazione |
| Precisione dimensionale | Eccellente; ISO CT4-CT6; Tolleranze fino a ±0.005 pollici. | Eccellente; ISO CT5-CT7; Tolleranze ±0.010 pollici (1 pollice), ±0.004 pollici (pollici successivi) |
| Finitura di superficie (RA) | Da buono a eccellente; 0.8-3.2 µm (125 µin); linee di separazione presenti | Eccellente; 1.6-6.3 µm (63-250 µin); Nessuna linea di separazione o sbavatura |
| Costo dell'attrezzatura | Elevato costo iniziale per gli stampi in acciaio | Costo iniziale inferiore per lo stampo del modello principale; costo continuativo per i materiali del guscio ceramico |
| Volume di produzione | Ideale per grandi volumi (da decine di migliaia a milioni) | Ideale per volumi da bassi a medi |
| Costo per parte | Molto basso ad alti volumi | Più elevato, soprattutto in grandi volumi; può essere compensato riducendo la lavorazione |
| Velocità di produzione/tempo di ciclo | Molto veloce (da secondi a minuti per scatto) | Più lento (più passaggi; 50-100 lanci/ora) |
| Tempo di consegna complessivo | Lungo per l'attrezzaggio iniziale; veloce per la produzione di parti | Tempi di produzione più lunghi (da 4 a 6 settimane) grazie al processo in più fasi |
| Dimensioni/peso massimo della parte | Parti di piccole e medie dimensioni; limitate dalle dimensioni della macchina/stampo | Once fino a centinaia di libbre (specializzato >100 libbre); ottimale 1000-0.01 kg |
| Difetti comuni | Porosità gassosa, errori di funzionamento, chiusure a freddo | Ritiro, porosità, inclusioni, irregolarità, deformazione |
| Esigenze di post-elaborazione | Rimozione di flash/gate; potrebbe essere necessaria la lavorazione per specifiche o finiture più rigorose | Rimozione del cancello; spesso minima o nessuna lavorazione necessaria grazie alla forma e alla finitura quasi nette |
| Spessore parete | Capace di pareti molto sottili | Capace di pareti sottili, ma molto sottili (<0.5 mm) possono essere difficili da realizzare per il modello in cera |
