Come risolvere i difetti di colata?

27 settembre 2024

Colata a iniezione, noto anche come fusione a cera persaè un processo ampiamente utilizzato per creare fusioni metalliche precise. Tuttavia, durante il processo di microfusione possono verificarsi diversi difetti che possono compromettere seriamente la qualità dei prodotti. Risolvere i difetti in processo di microfusione richiede la comprensione delle cause principali e l'applicazione di misure correttive nelle varie fasi del processo. Di seguito elenchiamo i difetti più comuni della microfusione e le relative soluzioni.

1. Difetti di restringimento

Cause: Scarso controllo della solidificazione, progettazione impropria del sistema di chiusura, alimentazione insufficiente del metallo fuso.

Soluzioni:

• Ottimizzare il sistema di rivestimento: Progettare il sistema di rivestimento e di risalita per garantire un flusso uniforme di metallo e ridurre al minimo il ritiro. Usare i raffreddatori o i riser isolati per controllare la velocità di raffreddamento.
• Aumentare l'alimentazione: Utilizzare alimentatori più grandi o aggiuntivi per garantire che il metallo possa compensare il ritiro durante la solidificazione.
• Controllare la velocità di raffreddamento: Assicurare una velocità di raffreddamento uniforme su tutto il pezzo, soprattutto nelle sezioni più spesse.

2. Porosità 

Cause: Intrappolamento di gas durante la colata, degasaggio non corretto o scarsa permeabilità dello stampo.

Soluzioni:

• Degasare il metallo fuso: Degasare adeguatamente il metallo fuso prima di versarlo per rimuovere i gas disciolti.
• Migliorare lo sfiato dello stampo: Progettare lo stampo per consentire la fuoriuscita dell'aria e dei gas intrappolati durante la colata.
• Utilizzare la colata sotto vuoto: Utilizzare una colata sottovuoto o a bassa pressione per ridurre al minimo l'intrappolamento di gas.
• Controllo della temperatura di colata: Assicurarsi che il metallo fuso sia alla giusta temperatura per ridurre l'assorbimento di gas.

3. Chiusura a freddo

Cause: Due flussi di metallo fuso non riescono a fondersi correttamente, spesso a causa delle basse temperature o della scarsa fluidità.

Soluzioni:

• Preriscaldare lo stampo: Preriscaldare lo stampo a una temperatura adeguata per garantire il corretto flusso del metallo.
• Aumentare la temperatura di colata: Assicurarsi che il metallo fuso venga versato a una temperatura che ne mantenga la fluidità.
• Riprogettazione del sistema di separazione: Usare un sistema di chiusura che diriga il flusso di metallo in modo più efficiente e riduca la turbolenza.

4. Errori di percorso

Cause: Riempimento insufficiente dello stampo a causa della bassa temperatura del metallo, delle scarse caratteristiche di scorrimento o del raffreddamento prima del riempimento completo dello stampo.

Soluzioni:

• Aumentare la temperatura di colata: Versare il metallo fuso a una temperatura più elevata per mantenere la fluidità.
• Riprogettare lo stampo e il sistema di chiusura: Assicurarsi che il sistema di chiusura consenta un riempimento rapido e completo dello stampo.
• Utilizzare modelli di cera migliori: Assicurarsi che il modello di cera sia progettato in modo da evitare sezioni sottili o taglienti, difficili da riempire.
• Preriscaldare lo stampo a guscio: Preriscaldare lo stampo a conchiglia a una temperatura adeguata per evitare un raffreddamento prematuro; dopo aver bruciato lo stampo a conchiglia, versare quando lo stampo è ancora caldo.

5. Inclusioni

Cause: Materiali estranei, come scorie, sabbia o ossidi, che rimangono intrappolati nel metallo durante la fusione.

Soluzioni:

• Filtrare il metallo fuso: Utilizzare filtri per intrappolare le impurità prima che il metallo entri nello stampo.
• Pulire lo stampo: Assicurarsi che lo stampo sia privo di detriti o sabbia che possono essere intrappolati nel metallo.
• Utilizzare pratiche di fusione più pulite: Ridurre al minimo la formazione di scorie durante la fusione utilizzando disossidanti e mantenendo pulite le attrezzature di fusione.
• Impiegare trappole per scorie nel sistema di chiusura: Progettare il sistema di chiusura per intrappolare le scorie o le inclusioni prima che entrino nella cavità dello stampo.

6. Lacrime scure o calde

Cause: Elevate tensioni interne durante il raffreddamento e la contrazione del metallo, spesso dovute a una solidificazione non uniforme o all'espansione dello stampo.

Soluzioni:

• Utilizzare un raffreddamento controllato: Implementare strategie di raffreddamento controllato per garantire una solidificazione uniforme, soprattutto nelle sezioni più spesse.
• Migliorare la progettazione dello stampo: Utilizzare un design dello stampo che riduca le concentrazioni di sollecitazioni, soprattutto in corrispondenza di angoli acuti e sezioni spesse.
• Applicare l'isolamento: Usare colonne o briglie isolate per garantire un raffreddamento uniforme e ridurre le sollecitazioni interne.
• Post-trattamento di distensione: Eseguire un trattamento termico di distensione dopo la colata per ridurre il rischio di cricche.

7. Difetti di rugosità superficiale o di finitura

Cause: Stampi o modelli di cera di scarsa qualità, rivestimento inadeguato o rottura dello stampo.

Soluzioni:

• Utilizzare modelli di alta qualità: Assicurarsi che i modelli di cera siano lisci e privi di difetti prima dell'investimento.
• Migliorare il processo di rivestimento dell'impasto: Utilizzare un impasto ceramico di alta qualità per creare una superficie liscia dello stampo.
• Mantenere l'integrità dello stampo: Assicurare una corretta polimerizzazione e asciugatura del guscio ceramico per evitare crepe o rotture dello stampo.
• Lucidare o trattare la superficie dopo la colata: Applicare trattamenti superficiali come la rettifica o la lucidatura dopo la colata per migliorare la finitura.

8. Espansione dello stampo (rottura del guscio)

Cause: Espansione dello stampo dovuta alle alte temperature, che può provocare crepe o distorsioni.

Soluzioni:

• Utilizzare materiali per il mantello ad alta resistenza: Utilizzare materiali refrattari di alta qualità per il mantello, per resistere alle sollecitazioni di espansione.
• Applicare un rivestimento uniforme: Assicurare uno spessore uniforme del rivestimento ceramico per evitare tensioni localizzate e fessurazioni.
• Migliorare l'asciugatura e la polimerizzazione: Assicurarsi che il guscio sia completamente essiccato e indurito prima di versare il metallo fuso per ridurre al minimo il rischio di crepe da espansione.
• Utilizzare modelli espandibili: Utilizzare modelli di cera che possono espandersi leggermente durante il processo di riscaldamento per alleviare le sollecitazioni sul guscio.
• In sintesi, possiamo adottare le seguenti misure preventive generali per evitare i difetti di fusione durante il processo di produzione:
• Controllo dei parametri di processo: Monitorare e controllare regolarmente le temperature, le portate e altri parametri chiave del processo per mantenere la coerenza.
• Utilizzare un software di simulazione: Il software di simulazione della colata può essere utilizzato per prevedere e correggere potenziali difetti prima della produzione effettiva.
• Controllo qualità e ispezione: Eseguire ispezioni approfondite in ogni fase, dalla creazione del modello in cera al riempimento dello stampo, per identificare tempestivamente i difetti.
• Ottimizzare la selezione dei materiali: Utilizzare le leghe e i materiali di stampo giusti per ottenere le proprietà e le prestazioni di colata desiderate.
• Combinando queste soluzioni con test sistematici e perfezionamento del processo, è possibile ridurre al minimo i difetti della microfusione, ottenendo getti di qualità superiore.