La principale differenza tra colata di investimento e la fusione in conchiglia è la formazione dello stampo. La fusione a cera persa utilizza un modello in cera rivestito in ceramica, che viene fusa prima della colata del metallo. La fusione in conchiglia crea un guscio sottile attorno al modello utilizzando sabbia e resina, offrendo una produzione più rapida ma dettagli meno complessi.
La fusione a cera persa crea componenti metallici versando il metallo fuso in uno stampo ceramico. Questo processo produce forme complesse con eccellenti finiture superficiali e tolleranze ristrette.
Il processo è fondamentalmente caratterizzato dall'utilizzo di un modello sacrificale, o "a perdere", che è una replica esatta del pezzo finale desiderato. Questo modello, tipicamente realizzato in cera, viene "rivestito", ovvero completamente circondato da una sospensione ceramica refrattaria. Dopo l'indurimento del materiale ceramico, il modello originale in cera viene fuso, lasciando uno stampo ceramico cavo, monoblocco, con una cavità negativa precisa che riproduce la geometria del pezzo.
Il processo inizia con l'iniezione di cera in uno stampo metallico. Questo crea una replica esatta del pezzo finale. Più modelli in cera possono essere fissati a un canale di colata centrale, formando un insieme simile a un albero.
Gli operai immergono l'insieme di cera in una miscela di ceramica. Poi lo ricoprono con sabbia fine o stucco. Questo processo di rivestimento si ripete da 5 a 15 volte fino a quando il guscio non raggiunge lo spessore desiderato.
Il guscio di ceramica viene inserito in un'autoclave o in un forno riscaldato a 200-375 °F. La cera si scioglie e fuoriesce, lasciando uno stampo di ceramica cavo.
Lo stampo ceramico vuoto viene preriscaldato a 1,000-2,000 °F. Il metallo fuso riempie la cavità per gravità o per effetto del vuoto.
Dopo il raffreddamento, gli operai staccano il guscio ceramico mediante vibrazione o idrogetto. Le parti metalliche vengono tagliate dalla materozza. Le operazioni di finitura finali includono molatura, lavorazione meccanica e trattamento termico.
La fusione in conchiglia crea parti cave mediante la rotazione di materiale liquido all'interno di uno stampo. Il materiale si distribuisce uniformemente sulla superficie interna dello stampo grazie alla forza centrifuga. Questa tecnica è adatta principalmente a materie plastiche, resine e alcuni metalli.
Il principio fondamentale di questo processo è l'utilizzo di un modello metallico riutilizzabile e permanente per creare uno stampo monouso a parete sottile, o "guscio". Questo guscio non è fatto di sabbia sciolta, ma è formato da una miscela di sabbia a grana fine e un legante in resina termoindurente. Quando questa miscela viene applicata al modello metallico caldo, la resina si indurisce, legando i granelli di sabbia in un guscio rigido, resistente e dalla superficie liscia.
Il processo inizia con uno stampo cavo realizzato in metallo o materiali compositi. Lo stampo si divide in due o più sezioni per facilitare la rimozione dei pezzi. Agenti distaccanti rivestono la superficie interna per evitare che i pezzi si attacchino.
Gli operatori versano una quantità misurata di materiale liquido nello stampo. La quantità determina lo spessore finale della parete. Per i materiali termoplastici, il materiale viene riscaldato a 350-450 °C prima della colata.
Lo stampo ruota simultaneamente attorno a due assi perpendicolari. La velocità varia tipicamente da 4 a 20 giri/min. Questa rotazione distribuisce il materiale in modo uniforme su tutte le superfici interne.
Lo stampo continua a ruotare mentre il materiale si raffredda e si indurisce. I metodi di raffreddamento includono la circolazione dell'aria, la nebulizzazione d'acqua o l'utilizzo di camere fredde. Questa fase dura da 10 minuti a diverse ore.
Una volta solidificato, la rotazione si arresta e lo stampo si apre. La parte cava si stacca facilmente grazie al minimo stress da ritiro. Eventuali sbavature o materiale in eccesso vengono eliminati.
| Aspetto | Casting di investimento | Fusione in conchiglia |
|---|---|---|
| Tipo di parte | Parti metalliche solide con geometrie complesse | Parti cave con spessore di parete uniforme |
| Materiali | Metalli (acciaio, alluminio, titanio, bronzo) | Plastica, resine, alcuni metalli |
| Tipo di stampo | Guscio in ceramica usa e getta | Stampo riutilizzabile in metallo o composito |
| Metodo di processo | Metallo fuso versato nello stampo fisso | Materiale distribuito tramite rotazione dello stampo |
| Spessore parete | Varia da 0.060 a 5 pollici | Spessore costante da 0.125 a 1 pollice |
| Finitura di superficie | 60-200 RMS | 100-300 RMS |
| Le tolleranze | da ±0.003 a ±0.005 pollici per pollice | da ±0.010 a ±0.030 pollici per pollice |
| Volume di produzione | Da basso a medio (1-10,000 parti) | Da medio ad alto (100-100,000 parti) |
| Costo dell'attrezzatura | Alto ($5,000-$50,000) | Basso ($ 1,000-$ 10,000) |
| Tempi Di Consegna | settimane 4-8 | settimane 2-4 |
| Dimensione parte | da 0.1 once a 200 libbre | da 1 libbra a 2,000 di libbre |
| Limitazioni di progettazione | Richiede angoli di sformo per la rimozione della cera | Limitato alle forme cave |
