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Fonderia 1
Tecnologia dei processi produttivi
Ottenimento di un componente nella sua forma ‘finale’ attraverso la colata di metallo liquido in un ‘adeguato’ contenitore
Fonderia
• lingotti
• colata continua
• in forma - transitoria
- permanente
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Fonderia 2
Tecnologia dei processi produttivi
150 - 800
b
h = 3 - 7 b
conicità inversa
1 - 2 °
lingottiera
paniera
sistema di colata - diretto- in sorgente- con bacino intermedio
conicità diretta
siviera
Lingotti
Blocchi di metallo destinati sempre a successive lavorazioni
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Fonderia 3
Tecnologia dei processi produttivi
La “vita” di un lingotto
Colata
Raffreddamento/solidificazione
Estrazione dalla lingottiera
Riscaldamento
Sgrossatura
Semifinitura
Finitura
Vendita
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Fonderia 4
Tecnologia dei processi produttivi
EstrazioneColata
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Fonderia 5
Tecnologia dei processi produttivi
Riscaldamento
Forno a spinta
Pressaidraulica
Sgrossatura
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Fonderia 6
Tecnologia dei processi produttivi
Semifinitura Laminatoioa caldo
Laminazione
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Fonderia 7
Tecnologia dei processi produttivi
Laminatoio sbozzatoreuniversale con gruppodi comando
laminato
cilindri di lavoro
cilindri di supporto
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Fonderia 8
Tecnologia dei processi produttivi
Finitura
Laminazione a freddo tolleranze (ritiro, deformazioni)finiture (picchi e valli)qualità del prodotto (ossidazione)
Asportazione di truciolo tolleranzefinitureversatilità
Saldatura tubiaghi
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Fonderia 9
Tecnologia dei processi produttivi
Spruzzi e formazione della
doppia pelle
Formazione della ripresa di colata
Distacco del lingotto dalla lingottiera con
pericolo di rottura e traboccamento del
metallo (formazione di tacconi)
La tendenza a formare cricche è valutabile dal rapporto:
velocità di aumento pressione / velocità di asportazione del calore =
portata/sezione / perimetro/sezione = Q/S / P/S = Q/P
Quindi, per ridurre il pericolo dei cretti si impiega una sezione ondulata
(quadrangolare, ottagonale, ecc.).
Tipici difetti in un lingotto
- gocce fredde
- doppia pelle- tacconi- riprese di colata- lesioni superficiali
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Fonderia 10
Tecnologia dei processi produttivi
- elevata velocità di raffreddamento
- spessori ridotti
- aggiunta di elementi nucleanti (nucleazione eterogenea)
- rugosità della forma “ “
È auspicabile avere:
Tipica struttura finale di un lingotto
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Fonderia 11
Tecnologia dei processi produttivi
Con diverse composizionichimiche è comunque possibileinfluenzare la struttura microcristallina e quindi ilcomportamento macroscopico
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Fonderia 12
Tecnologia dei processi produttivi
paniera
lingottieramobile
rulliestrattori
metallo liquido
metallo solido
sistema di tagliodella barra
Ottenimento di semilavoratidestinati (sempre) a successive lavorazioniper deformazione plastica
in alcuni casi anche prodotti finiti
Lingottiera:sistema di raffreddamentoandamento della solidificazione
Colata continua
Ottimizzazione della produzione:
+ produttivitàqualità dei prodotti
- costi di impianti- know-how importante
Glifo oscillante
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Fonderia 13
Tecnologia dei processi produttivi
Colatacontinua
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Fonderia 14
Tecnologia dei processi produttivi
Elementi costitutivi di una forma in terra
Colata in terra (forma transitoria)
Getti finiti a meno di:
• trattamenti termici• lavorazioni di finitura
getto.
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Fonderia 15
Tecnologia dei processi produttivi
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Modello della materozzaModello del sistema di colata
Anima
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Fonderia 16
Tecnologia dei processi produttivi
Colata in terra (cont.)
1: progettazione e costruzione del modello il modello OGGETTO FISICO è uguale (quasi) al pezzoa meno di specifiche necessità
fisichechimichetecnologiche
2: progettazione e costruzione della forma la forma è la cavità all’interno della formaè uguale (quasi) al negativo del pezzoviene costruita usando il modello
3: effettuazione della colata fusione del metallosistema di colata
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Fonderia 17
Tecnologia dei processi produttivi
isoterme
Se ne tiene conto con:
• alimentatori (materozze)fase liquida e passaggio liquido-solido
• aumento dimensioni del modellofase solida
Il ritiro
PROGETTAZIONE DEL MODELLO
Tc
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Fonderia 18
Tecnologia dei processi produttivi
x1 x2 x3 x
T
T3
T2
T1
Tc
Tf
t1x1 x2 x3 x
T
Tc
Tf
t0T1 = T2 = T3 = Tc
x1 x2 x3 x
T
Tc
Tf
t2
T3T2T1
Andamento della temperatura nel tempo e nello spazio
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Fonderia 19
Tecnologia dei processi produttivi
modificazione della distribuzione di temperaturadovuta alla presenza della materozza
Materozza
Evita la formazione del cono di ritiroall’interno del getto
Compensa la contrazione di volume esclusivamentenel raffreddamento in fase liquida e nel passaggio liquido/solido
Concentra impurità bassofondentiall’esterno del getto
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Fonderia 20
Tecnologia dei processi produttivi
• Formula empirica di Chorinovper determinare il tempo di solidificazione:
Regola empirica:
Mi+1 = 1.1-1.2 Mi
ts = k ( V / S ) n
• Modulo termico:
n = 1.5 - 2k = 0.8 - 1.1
V / S = M
suddividere il getto in partia modulo termico crescente verso la
materozza
Solidificazione direzionale
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Fonderia 21
Tecnologia dei processi produttivi
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Fonderia 22
Tecnologia dei processi produttivi
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Fonderia 23
Tecnologia dei processi produttivi
..alcuni esempi:
V 4 / 3 (D/2)3 D3 (D/2)2 D
S 4 (D/2)2 6 D2 2 (D/2)2 + D*D
M D / 6 D / 6 D / 6
V 0.5 1 0.8
D
D D D
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Fonderia 24
Tecnologia dei processi produttivi
..ancora:
D3
D1 D2 D3
V 1 1 1
Di 1.2 1 1.1
S 4.5 6 5.5
M 0.22 0.16 0.18
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Fonderia 25
Tecnologia dei processi produttivi
un altro esempio:
C
BA
Va = Vb = Vc = L3
Sa = 4 L2 Sb = 3 L2 Sc = 2 L2
Ma = L / 4 Mb = L / 3 Mc = L / 2
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Fonderia 26
Tecnologia dei processi produttivi
1
Inconvenienti e rimedi
Aggiungere materozza in 1
Diminuire spessore di 1
Aumentare spessore di 2
1
Problema di solidificazione
Soluzioni:
22
3 Aggiungere raffreddatore in 1
Aggiungere coibente in 2
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Fonderia 27
Tecnologia dei processi produttivi
Dimensionamento del sistema di alimentazione
Obiettivo: determinare forma e dimensioni della materozza
si usa il diagramma di Caine (sperimentale)
Diagramma di Caine
m
g
MX
M tempo di solidificazione relativo
volume relativom
g
VY
V
Modulo dell’ultima parte a solidificare prima della materozza
Volume del getto
g i iM Max M X
Y
pezzi buoni
pezzi non buoni
c
b
B
B
B
BB
BB
B
BB
B
BC
C
C
C
C C C
C C
C
C C
Y = Vm / Vg = = 0.08 Vm = 0.08 Vg
Al minimo la materozza deve fornire al getto una quantità uguale al suo ritiro
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Fonderia 28
Tecnologia dei processi produttivi
b = ritiro in fase di solidificazione liquida / solido: rappresenta il minimo valore di y quando x ->
c = costante che dipende dalle condizioni relative di smaltimento di calore fra getto e materozza (=1 se uguali)
a = costante sperimentale dipendente dal materiale da colare ( 0.1 )
Per gli acciai
aY b
X c
a
X cY b
oppureanaliticamente
0.1
1.0
8%
a
c
b
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Fonderia 29
Tecnologia dei processi produttivi
Dimensionamento alimentatori
5.15.0
D
H
bcx
aY
Relazione di Cainec = 1 c = 0.6 - 0.8 (coibentata)
b = 0.06
a = 0.1
Modulo della materozza ->
Volume della materozza ->
4
/4
2 DHD
DH
S
VM
m
m
m
33
33
32
16
1644
44
g
mm
gm
MX
MM
DD
DVYV
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Fonderia 30
Tecnologia dei processi produttivi
cioè
3
316
XV
MXfY
g
g
06.01.0
cX
YY MIN
Tale sistema viene risolto con i vincoli indicati e si sceglie una materozza secondo il dimensionamento indicato nel foglio di lavoro allegato
Condizioni al contorno
Mgi=imax = 2.38
Vg = 6949
Nmat = 2
Hstaffa = 160
Hgetto = 140 (non serve inquanto la materozzaè laterale)
coibentate
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Fonderia 31
Tecnologia dei processi produttivi
Soluzione grafica
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Fonderia 32
Tecnologia dei processi produttivi
Soluzione semplificata e approssimata
Il modulo si calcola come Mm > 1,2 Mg,i=imax
Il volume si stabilisce con Cain
H e D si calcolano dal volume e fissando il loro rapporto che deve essere non molto differente da 1
H / D = 1 H / D = 0,5 H / D = 2
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Fonderia 33
Tecnologia dei processi produttivi
Tfs Ta Lf = Li ( 1 - T )
La forma ha modificato le sue dimensioni
Il metallo si ritira in modo dipendente anchedalla configurazione geometrica
Le anime funzionanoda vincoli
Ritiri lineari per getti colati in sabbia (valori indicativi)
MATERIALI RITIRO (%)
Getti piccoli Getti medi Getti grandi
GHISE GRIGIE 1 0.85 0.7
GHISE MALLEABILI 1.4 1 0.75
GHISE LEGATE 1.3 1.05 0.35
ACCIAIO 2 1.5 1.2
ALLUMINIO e LEGHE 1.6 1.4 1.3
BRONZI 1.4 1.2 1.2
OTTONI 1.8 1.6 1.4
LEGHE di
MAGNESIO
1.4 1.3 1.1
Ritiro in fase solida
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Fonderia 34
Tecnologia dei processi produttivi
Sovrametalli di lavorazione
Tolleranza di progetto
< Tolleranza di processo > tolleranza di processo
Nessuna aggiunta di sovrametalli Aggiunta di sovrametalli
Lavorazioni successive per asportazione
In base alle tolleranze ottenibili dal processo è possibile stabilire se è necessario aggiungere materiale per ottenere le tolleranze richieste successivamente per asportazione di materiale
peggiore (più grande) migliore (più piccola)
NB: necessari per avere possibilità di lavorare meccanicamente per successive asportazioni di truciolo SOLAMENTE quelle superfici che hanno particolari requisiti di tolleranza / finitura superficiale
![Page 35: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/35.jpg)
Fonderia 35
Tecnologia dei processi produttivi
Sovrametalli di lavorazione
Dimensione nominale
(mm)
Massima
dimensione del
getto grezzo
fino a 80
mm
oltre 80
fino a
180
oltre 180
fino a
315
oltre 315
fino a
500
oltre 500
fino a
800
oltre 800
fino a
1250
oltre
1250
fino a
1600
oltre
1600
fino a
2500
(mm) A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C
fino a 120 6 4 3 7 5 4 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
oltre 120 fino a 500 7 5 4 8 5 5 10 6 6 14 8 7 - - - - - - - - - - - -
oltre 500 fino a 250 8 5 5 9 6 6 11 7 7 15 9 8 18 11 9 20 13 - - - - - - -
oltre 1250 fino 2500 9 6 6 10 7 7 12 8 8 16 10 9 20 12 10 22 14 11 25 15 - 30 17 -
Tolleranze dimensionali ottenibili (mm)
E se è richiesta una qualità migliore (= tolleranze più spinte)?
NB: le tolleranze ottenibili in fonderia in forma transitoria sono sempre abbastanza scadenti, dell’ordine dei millimetri, così come le rugosità, che sono dell’ordine delle decine di mm
![Page 36: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/36.jpg)
Fonderia 36
Tecnologia dei processi produttivi
Dimensione nominale
(mm)
Massima
dimensione del
getto grezzo
fino a 80
mm
oltre 80
fino a
180
oltre 180
fino a
315
oltre 315
fino a
500
oltre 500
fino a
800
oltre 800
fino a
1250
oltre
1250
fino a
1600
oltre
1600
fino a
2500(mm)
A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C
fino a 120 6 3 3 7 5 5 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
oltre 120 fino a 500 6 4 4 7 5 5 8 6 6 10 7 7 - - - - - - - - - - - -
oltre 500 fino a 250 7 5 5 8 6 6 9 7 7 11 8 8 12 9 8 13 10 - - - - - - -
oltre 1250 fino 2500 8 7 6 9 7 7 10 9 8 12 10 9 13 10 19 14 12 10 15 13 - 17 14 -
Nella tabella UNI 6225-73 sono precisate le tolleranze dimensionali e i sovrammetali per la lavorazione meccanica dei getti
di acciaio non legato (UNI 3150-68), colati in sabbia. Le tolleranze dimensionali sono riferite alle dimensioni lineari nominali
dei getti grezzi (per le quali non siano precisate nel disegno le tolleranze); per le superfici da sottoporre a lavorazione
meccanica sono indicati i sovrammetalli. Agli effetti delle tolleranze dimensionali e dei sovrammetalli, si distinguono 3 gradi
di precisione, detti A (tolleranza ampia, getti singoli), B (tolleranza media, getti ripetuti), C (tolleranza stretta, getti di
serie). Le tolleranze sono disposte a cavallo della linea dello zero; si tratta cioe' di tolleranze bilaterali. Nelle tabelle che
seguono sono riportate, per i tre gradi A, B, C, le tolleranze dimensionali e i sovrammetalli di precisione, limitatamente ai
getti con massima dimensione nominale di 2500 mm.
Sovrametalli nominali in mm
NB: i sovrametalli da aggiungere devono «coprire» gli errori dimensionali dovuti alla tecnologia di fonderia. Quindi, devono avere valori «corrispondenti»
![Page 37: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/37.jpg)
Fonderia 37
Tecnologia dei processi produttivi
Tolleranza intrinseca
del processo
Caso 1 Caso 2 Caso 1 consovrametallo
Caso 2 consovrametallo
Quota nominaledel grezzo
Effetto della dimensione da lavorare
errore = 1% sul ritiro
Effetto dimensioni massime
errore = 1° di inclinazione
![Page 38: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/38.jpg)
Fonderia 38
Tecnologia dei processi produttivi
METALLO
FUSO
PROBABILI ZONE di EROSIONE
METALLO
FUSO
DISEGNO CORRETTO
Diverse condizioni per angoli e spigoli
GETTO
ANGOLO
SPIGOLO
R
r
per ridurre erosione della formadurante la colata
per ridurre rischi di rotturadurante la solidificazione
per ridurre concentrazionidi tensioni durante l’uso
Raggi di raccordo
![Page 39: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/39.jpg)
Fonderia 39
Tecnologia dei processi produttivi
finito modello
Il modello è «quasi» uguale al getto. Ne differisce per tener conto di: solidificazione direzionale
ritiro in fase solidasovrametalli di lavorazioneraggi di raccordopiano di separazione (vedi in seguito)portate d’anima (vedi in seguito)
NB: non confondere forma e modello:La forma è l’oggetto fisico che contiene la cavità dentro cui viene colato il metallo liquidoIl modello è l’oggetto fisico che serve a predisporre la cavità all’interno della forma.
![Page 40: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/40.jpg)
Fonderia 40
Tecnologia dei processi produttivi
PROGETTAZIONE DELLA FORMA
realizzazione della cavità all’interno della formanella quale verrà colato il metallo liquido
transitorio
transitoria modello
forma permanente
permanente
forme transitorie - possono essere distrutte dopo la colata materiale: terra di fonderia- devono permettere l’estrazione del modello piano di separazione
forme permanenti - devono essere resistenti e durature materiale metallico- devono permettere estrazione del pezzo angoli di sformo
![Page 41: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/41.jpg)
Fonderia 41
Tecnologia dei processi produttivi
Forma e modello
NB: non confondere forma e modello:La forma è l’oggetto fisico che contiene la cavità dentro cui viene colato il metallo liquidoIl modello è l’oggetto fisico che serve a predisporre la cavità all’interno della forma.
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Modello della materozzaModello del sistema di colata
Anima
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Fonderia 42
Tecnologia dei processi produttivi
modello dell’oggetto da produrre
modello all’interno della staffa
dal momento che il modello deve essere riutilizzato (modello permanente) come si fa ad estrarlo senza danneggiarlo?
piano di separazione delle staffe
Scelta del piano di separazione
![Page 43: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/43.jpg)
Fonderia 43
Tecnologia dei processi produttivi
VALORI DELLO SFORMO s in mm e in %
dell' ANGOLO di SFORMO
ALTEZZA delMODELLO
(mm)
SFORMO Angolo di sformo
s (mm) (%)
fino a 40 0.5 1.25 1'30''
40 - 59 0.75 1.8 - 1.2 1'
60 - 119 1 1.7 - 0.8 40''
120 - 159 1.5 1.7 - 0.8 40''
160 - 199 1.75 1.1 - 0.9 40''
200 - 249 2 1.0 - 0.8 30''
250 - 299 2.5 1.0 - 0.8 30''
300 - 399 3 1.0 - 0.75 30''
400 - 499 3.5 0.9 - 0.8 30''
>= 500 4 <= 0.8 30''
I valori di questa tabella sono di preferenza da adottare per modelli METALLICI, lavorati a
macchina, possibilmente fissati su placche e ben finiti. La sformatura dovra' essere fatta con
vibratori e con guide o, meglio, su macchine a sformare.
per permettereestrazione del modello
H
IMPRONTA
MODELLO
Angoli di sformo
Il modello deve essere modificato per una necessità tecnologica
![Page 44: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/44.jpg)
Fonderia 44
Tecnologia dei processi produttivi
L / D >> 1
L / D << 1
Disposizione dell’impronta nella forma
![Page 45: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/45.jpg)
Fonderia 45
Tecnologia dei processi produttivi
Eliminazione sottosquadri
problema soluzioni
![Page 46: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/46.jpg)
Fonderia 46
Tecnologia dei processi produttivi
Realizzazione di fori ciechi o passantiper mezzo di occupazione di una partedel getto con materiale di formatura
portata d’anima
Staffa inferiore
terra di formatura
animagetto
requisiti delle anime
- maggiore refrattarietà
- elevata resistenza meccanica fino al termine della solidificazione
- friabilità
Anime
Staffa superiore
terra di formatura getto
portata d’anima
anima
![Page 47: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/47.jpg)
Fonderia 47
Tecnologia dei processi produttivi
realizzazione delle anime
cassa d’anima soffiaggio delle anime
armatura armature semplici tirate d’aria interneall’anima
![Page 48: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/48.jpg)
Fonderia 48
Tecnologia dei processi produttivi
dimensionamento delle anime
In funzione di - diametro- lunghezza- spessore della
parete del getto
fori passanti fori ciechi
S D S S D1 S
D < 2 S se L D se L1 D1 / 2
2S D 3S se L 3D se L1 2D1
3S D se L 5D se L 3D
L1L
![Page 49: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/49.jpg)
Fonderia 49
Tecnologia dei processi produttivi
5. Realizzazione tirate d’aria
0: preparazione del modello
Preparazione della forma
![Page 50: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/50.jpg)
Fonderia 50
Tecnologia dei processi produttivi
![Page 51: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/51.jpg)
Fonderia 51
Tecnologia dei processi produttivi
Fusione
A combustibile
- solido
- liquido
- gassoso
Elettrici
- a resistenza
- ad arco
• indiretto (radiante)
• diretto
- ad induzione
• bassa frequenza
• alta frequenza
Forni
FUSIONE E COLATA
![Page 52: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/52.jpg)
Fonderia 52
Tecnologia dei processi produttivi
gravità centrifuga sotto pressione
sfrutta la pressione dovuta forma messa in pompe alternativeal peso del metallo liquido rotazione, si genera
forza centrifuga sulmetallo
grande versatilità pezzi relativamente semplici pezzi complicati
tolleranze generalmente scadenti buone finiture / tolleranze ottime finiture
forme transitorie conchiglie metalliche conchiglie metallichepermanenti permanenti, costose
costi di impiantoautomazione
Colata
![Page 53: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/53.jpg)
Fonderia 53
Tecnologia dei processi produttivi
Sistema di colata per fonderia in terra
Sistema principale - bacino di colata
- canale di colata
- canale orizzontale
- attacco di colata
Altri elementi - filtri- pozzetti- sfiati- trappole
![Page 54: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/54.jpg)
Fonderia 54
Tecnologia dei processi produttivi
Sistemi di colatadiretta
sul piano di separazione
con tre staffe
il dimensiomento del sistema si realizza a partire da quantità di materiale da colare
tempo ammissibile (produttività, resistenza termica della forma)velocità del fluido (danneggiamenti per erosione)
per ottenere le sezioni dei canali di colata
dimensionamento
![Page 55: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/55.jpg)
Fonderia 55
Tecnologia dei processi produttivi
Incurvamento cricche schiacciamento staffa
Difetti di fonderia
![Page 56: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/56.jpg)
Fonderia 56
Tecnologia dei processi produttivi
sollevamento staffa disallineamento forma disallineamento anima
Difetti di fonderia
![Page 57: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/57.jpg)
Fonderia 57
Tecnologia dei processi produttivi
Rottura della forma, distacco di zolle
Difetti di fonderia
![Page 58: Fonderia TPP 2020 2021 - Modalit compatibilit )dma.ing.uniroma1.it/users/veniali/Fonderia TPP 2020 2021.pdfFonderia 16 Tecnologia dei processi produttivi Colata in terra (cont.) 1:](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062415/60a004dd9e27554ba154ff62/html5/thumbnails/58.jpg)
Fonderia 58
Tecnologia dei processi produttivi
Fasi non metalliche o composti intermetallici (specialmente nelle leghe non ferrose)
Nelle leghe ferrose sono di solito: ossidi, solfuri, nitruri
Metodi per l'eliminazione: FILTRI, TRAPPOLE
GSCORIE
F
C
T
G
naturaformaquantitàdistribuzioneorientazione
Effetti: - riduzione Rm
- riduzione duttilità
Inclusioni non metalliche
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Fonderia 59
Tecnologia dei processi produttivi
Shell Molding o processo Crowning
- sabbia di quarzo a grani tondi prerivestita
- resina termoindurente
(es. fenolica)
Vantaggi
- buone tolleranze
- buona finitura
- spessori sottili ( min 2.5 - 1.5 mm)
(Il guscio presenta > isolamento termico rispetto alla forma in terra)
- impiegato anche per la fabbricazione delle anime
- applicazioni in medie e grandi serie
Limitazioni
- getti di limitate dimensioni ( < 20 kg )
Formatura in guscio
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Fonderia 60
Tecnologia dei processi produttivi
Modello transitorioForma transitoria
Precisione dimensionale molto buonaFinitura superficiale molto buona Spessori minimi 1.5 mmPezzi piccoli medi grandiProduzione di piccola media grande serie
I modelli possono essere comunque complessi,non essendoci problemi di estrazione. Ovviamentela conchiglia per fare i modelli diventa molto costosa.
Formatura in cera persa o microfusione
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Fonderia 61
Tecnologia dei processi produttivi
Investment casting
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Fonderia 62
Tecnologia dei processi produttivi
Colata in forma ottenuta con polistirene espanso
Vantaggi:
- forma in un’unica staffa
- assenza di bave
- parti in sottosquadro
- assenza di anime
- assenza di angoli di spoglia
- riciclo totale della sabbia
Preparazione modello
• stampaggio ad iniezione
• incollaggio delle diverse parti
• verniciatura con polvere di
quarzo/allumina
Pezzo
Svantaggi:
- possibile porosità
-finitura superficiale modesta
Polycast
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Fonderia 63
Tecnologia dei processi produttivi
Conchiglie metalliche
leghe leggerestruttura fina dei grani finitura superficiale e tolleranze buone
gas disciolti fluidità del metallo liquido estraibilità del gettocolata veloce per evitare prematuresolidificazioni in parti sottili ( 4 mm)
Colata in conchiglia permanente
Anima in sabbia
Anime metalliche
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Fonderia 64
Tecnologia dei processi produttivi
Costi di impiantoCosto delle conchiglieacciaio al W / Crdurate anche 100.000 pezzi
Anime metallicheGrandi serieOttime finiture / tolleranze
Pezzi piccoliSpessori 2.5 mmForme semplici(anime metalliche )
Colata sotto pressione
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Fonderia 65
Tecnologia dei processi produttivi
56b
1. Camera di pressione CALDA: INIETTOFUSIONE
Materiali (leghe)
Piombo / Stagno 250 - 300 °C
Zinco 500 - 600 °C
Magnesio 600 - 700 °C
Compressione
Gas in pressione 2 - 6 MPa
Pistone tuffante 4 -15 MPa
2. Camera di pressione FREDDA: PRESSOFUSIONE
Materiali (leghe)
Alluminio 650 - 700 °C
Rame 1000 - 1100 °C
Compressione: cilindro-stantuffo 150 MPa
Il metallo viene introdotto nella camera di pressione ad una temperatura
compresa nell’intervallo di fusione.
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Fonderia 66
Tecnologia dei processi produttivi
Macchina a camera oscillante:
• riempimento
• compressione
• estrazione1
2 3
Iniettofusione
(I)
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Fonderia 67
Tecnologia dei processi produttivi
Macchina a pistone tuffante(II)
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Fonderia 68
Tecnologia dei processi produttivi
Macchina a camera orizzontale
Macchina a camera verticale
Riempimento Compressione Estrazione
Pressofusione
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Fonderia 69
Tecnologia dei processi produttivi
Struttura macchine
camera calda
camera fredda
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Fonderia 70
Tecnologia dei processi produttivi
Getti semplici e complicati
buone caratteristiche meccaniche buone finiture / tolleranze
velocità di rotazione:
= 2 n / 60 a = 2 r
→ n = 60 / 2 SQR ( a / r )
a [ 70 - 200] g
difetto di formain colata verticale
relazione sperimentale:
r1
r2
Colata centrifuga
n = 42 SQR [ h ( r21 - r2
2 ) ]
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Fonderia 71
Tecnologia dei processi produttivi
CONCHIGLIA RAFFREDDATA
Colata centrifuga orizzontale Colata centrifuga verticale
Colata semicentrifuga con centrifugazione
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Fonderia 72
Tecnologia dei processi produttivi
Squeeze-Casting
Sequenza delle operazioni nello squeeze casting, che combina I vantaggi della colata e della forgiatura
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Fonderia 73
Tecnologia dei processi produttivi
Turbine Blade Casting
a) solidificazione con direzione preferenziale di crescita
b) metodo per produrre palette monoscristalline
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Fonderia 74
Tecnologia dei processi produttivi
Crescita monocristallina
a) Metodo Czochralski
b) Metodo zona fusa flottante
c) monocristallo di silicio
Questi metodi sono particolarmente usati nell’industria dei semiconduttori
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Fonderia 75
Tecnologia dei processi produttivi
Melt-Spinning Process
L’elevatissima velocità di raffreddamento (105-107 °C/s) produce materiali amorfi (vetri metallici)