Cos’è la fusione in conchiglia? Processo, vantaggi e applicazioni

“I produttori utilizzano molteplici tecniche di fusione per modellare le parti metalliche, tra cui spremere la colata, fusione in sabbia, fusione centrifuga, fusione a schiuma persa e fusione in conchiglia. In particolare, discuteremo fusione in conchiglia Qui" 

La fusione in conchiglia, lo stampaggio a conchiglia o la fusione in stampo a conchiglia è il processo di modellatura di parti in metallo e lega in uno stampo di sabbia infuso con resine come il fenolico. La resina aggiuntiva fornisce un guscio rigido per modellare il metallo fuso, migliorando sia la finitura superficiale che la velocità di fusione.

Sebbene lo stampaggio a conchiglia sia simile a colata in sabbia, presenta differenze nella formazione della superficie esterna o del guscio di rivestimento. La produzione più rapida e i requisiti minimi di post-elaborazione rendono questo metodo favorevole per numerose applicazioni industriali.

In questo articolo parleremo della fusione in conchiglia, del processo graduale, dei vantaggi, dell'applicazione, ecc. Iniziamo! 

Che cos'è la fusione in conchiglia?

Innanzitutto, perché si chiama fusione a conchiglia? Il motivo è che lo stampo assomiglia a una "struttura a conchiglia" posizionando il modello riscaldato nella sabbia infusa di resina. La resina si scioglie e forma un guscio duro con cavità dettagliate. 

Processo di fusione e stampo a conchiglia

Il processo di stampaggio a conchiglia è compatibile sia con metalli ferrosi che non ferrosi con punti di fusione relativamente bassi, come alluminio, ghisa, acciaio, rame e ottone. 

"Si tratta di un metodo di fusione di precisione, in cui uno stampo sottile di sabbia legato con resina viene utilizzato per produrre parti metalliche complesse."

Articoli in stampaggio a conchiglia 

Inoltre, la fusione in conchiglia può realizzare geometrie cilindriche, cubiche e complesse a parete sottile. È possibile utilizzarla per produrre parti di piccole e medie dimensioni con tolleranze strette. Di conseguenza, le applicazioni della fusione in conchiglia spaziano dall'automotive e aerospaziale all'agricoltura e ai macchinari industriali.

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Come funziona la fusione in conchiglia? Passo dopo passo

Fasi del processo di fusione in conchiglia

La fusione a conchiglia è diversa dal tipico metodo di fusione in sabbia o altro, principalmente a causa delle procedure di fabbricazione dello stampo. Due metà dello stampo sono realizzate con riscaldamento ripetuto e contatto del modello con sabbia infusa di resina. Quindi, queste metà sono assemblate per formare la cavità, seguita da colata di metallo liquido, solidificazione, polimerizzazione ed espulsione.

Le singole fasi del processo di fusione in stampo a conchiglia sono le seguenti;

• Creazione di modelli 

Progettazione di un modello di stampaggio a conchiglia

Il "modello" è una replica della parte finale che vuoi modellare, sono necessari due modelli dimezzati che rappresentano due sezioni della parte desiderata. Puoi lavorare metalli o legno per realizzare il modello. Inoltre, considera anche il restringimento quando calibri il modello.

• Costruzione di stampi 

Realizzazione di stampi a conchiglia

Posizionare il modello riscaldato (175–370°C) sulla parte superiore della scatola contenente sabbia legata con resina; chiudere completamente la scatola con il modello in cima. Quindi, capovolgere la scatola, che attaccherà la sabbia legata con resina al modello. Ripetere questo passaggio finché il modello non forma una forma dura attorno ad essa. Una volta che entrambe le sezioni dello stampo sono pronte, assemblarle in un unico stampo con perni di calma o incollaggio. Lo stampo ha anche bisogno di materiali di supporto. 

• Versare il metallo fuso nello stampo 

Processo di fusione in conchiglia 

Fondere i metalli grezzi nel forno adatto e versarli nello stampo a conchiglia preriscaldato. Considerare inoltre la temperatura di colata e il flusso per ridurre al minimo i possibili difetti. 

• Raffreddamento ed espulsione dei pezzi 

Lascia raffreddare lo stampo a temperatura ambiente. Puoi anche applicare un meccanismo di raffreddamento per accelerare il processo in base alle proprietà del metallo che stai fondendo. Nel frattempo, mantieni un raffreddamento uniforme in tutte le sezioni trasversali dello stampo. 

Espulsione passata dallo stampo a conchiglia 

Una volta completamente solidificato, rimuovere le parti dal guscio stampo con perni di espulsione (o altro meccanismo di espulsione) senza crepe o danni.

• Post-elaborazione e trattamento superficiale 

Procedere con le parti fuse per alcune piccole operazioni di post-elaborazione come sbavatura e molatura. Se necessario, applicare una finitura adatta alla superficie per migliorare la durata e l'aspetto. 

Metalli per fusione in conchiglia 

Parte di stampaggio a conchiglia in acciaio al carbonio

Come accennato in precedenza, la fusione in conchiglia è utilizzata sia per metalli ferrosi che non ferrosi con punti di fusione relativamente bassi, quindi la conchiglia dura può resistere alla temperatura di fusione. Esaminiamo brevemente alcuni metalli comuni per la fusione in conchiglia;

• • Acciaio al carbonio: Gli acciai al carbonio come C20, C30 e C45 vengono utilizzati per alcune parti metalliche ad alta resistenza, come alberi a camme, assali e macchinari agricoli. 
  • Alluminio:  Le leghe di alluminio sono popolari per i loro vantaggi di leggerezza e alta resistenza, gradi come 356, 413, 304 e 360 ​​sono popolari nel processo di fusione a conchiglia. Inoltre, l'alluminio ha anche un'elevata conduttività termica, rendendo più facile lo stampaggio a conchiglia. 
  • Rame e le sue leghe: Sia il rame puro che le leghe sono noti per le eccellenti proprietà termiche ed elettriche. La loro duttilità aiuta anche nella fusione in conchiglia. Sono utilizzati per accessori elettrici e scambiatori di calore. 

• Acciaio legato: L'acciaio legato fornisce maggiore resistenza, tenacità e resistenza alla temperatura. È possibile fondere in conchiglia acciai legati come 42CrMo, specialmente per componenti strutturali per diversi settori industriali.

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Quali sono i vantaggi della fusione in conchiglia? 

Finitura liscia della parte di fusione della conchiglia

Finitura di alta qualità con requisiti minimi di post-elaborazione e precisione delle parti fuse sono i principali vantaggi del metodo di fusione in conchiglia rispetto ad altri tipologie di fusione. 

Ecco alcuni dei principali vantaggi: 

• • Finitura liscia: Le parti fuse riproducono i dettagli levigati della cavità dello stampo, creando un esterno uniforme e liscio. 

• Precisione: Con lo stampaggio a conchiglia si possono raggiungere tolleranze fino a ± 0.005 mm, superiori a quelle della fusione in sabbia e di altri metodi di fusione. 

• Parti complesse: Può realizzare parti metalliche complesse con dettagli precisi, come testate di cilindri e pale di compressori. Lo stampo a conchiglia fornisce un flusso efficiente e dettagli precisi con cavità profonde e affilate.

• • Versatilità dei materiali: Puoi usare ferro, acciaio, rame, magnesio, alluminio e altri metalli e leghe per fondere le parti desiderate. L'unico requisito è che il guscio resista alle temperature di fusione dei metalli grezzi.

• Velocità di produzione: Il processo di fusione in conchiglia è più rapido e consente la produzione di grandi volumi in tempi rapidi e con tempi di fermo minimi.

Quali sono gli svantaggi della fusione in conchiglia?

Nonostante i numerosi vantaggi, la fusione in conchiglia presenta anche alcuni svantaggi. Considerare questi svantaggi aiuta a prendere decisioni migliori per stabilire se è adatta o meno ai requisiti tecnici e ai vincoli di budget.

• Costi più elevati per l'installazione iniziale e la realizzazione dello stampo
• Esiste il rischio di difetti quali restringimento, porosità e arrossamenti.
• I requisiti di post-elaborazione aumentano il costo di produzione per pezzo.
• È una sfida per l'automazione e richiede più risorse umane per il processo.
• Non adatto per metalli con temperature di fusione molto elevate.

Applicazioni industriali della fusione in conchiglia 

Le parti di stampaggio a conchiglia sono utilizzate nei settori automobilistico, aerospaziale, elettrico e in altri settori diversi per precisione e resistenza. Inoltre, sono anche favorevoli per realizzare componenti leggeri.

 Di seguito sono riportate alcune applicazioni industriali concrete;

Stampaggio a conchiglia contro fusione in sabbia

La fusione in sabbia utilizza silice o altre sabbie abrasive al posto di quelle rivestite di resina. Il modello di replica viene mantenuto nella sabbia compatta per formare la cavità. Sebbene possa realizzare parti di grandi dimensioni a basso costo, la finitura e la precisione non sono elevate come lo stampaggio a conchiglia o la fusione in stampo a conchiglia.

La tabella seguente illustra le differenze tra stampaggio a conchiglia e fusione in sabbia;

Per saperne di più: Aziende di pressofusione

Riassumendo 

Nel complesso, la fusione in conchiglia è un'alternativa ideale per la fusione in sabbia di parti metalliche che richiedono maggiore precisione e accuratezza con superfici lisce. È possibile modellare acciaio, ferro, alluminio, rame e altri metalli e leghe con punti di fusione relativamente più bassi.

La produzione di guscio duro per stampo è il fattore più critico per sfruttare tutti i vantaggi del processo di fusione in stampo a conchiglia. Per questo, hai bisogno del "modello" giusto e di ingegneri esperti per realizzare lo stampo a conchiglia con esso. In ProleanTech, possiamo aiutarti nella creazione del modello e nelle successive fasi di produzione della fusione. Contattaci, se hai ulteriori domande.

DOMANDE FREQUENTI

La fusione in conchiglia è diversa dalla fusione in sabbia?

Sì, la fusione in conchiglia è diversa dalla fusione in sabbia, soprattutto nel modo in cui viene realizzato lo stampo in questi due processi. Lo stampo in conchiglia prevede un guscio solido fatto di sabbia riscaldata rivestita di resina, mentre la fusione in sabbia utilizza stampi di sabbia umida legati da argilla.

Quando utilizzare il processo di fusione in conchiglia?

La fusione in conchiglia è adatta per applicazioni che richiedono componenti leggeri, geometrie complesse o elevati volumi di produzione. 

Quali sono gli esempi di prodotti ottenuti tramite fusione in conchiglia?

Alcuni tipici prodotti ottenuti tramite stampaggio a conchiglia sono testate di cilindri, alberi motore, pale di turbine, componenti militari, corpi valvola, inserti per stampi, ecc.

Posso fondere in conchiglia qualsiasi metallo o lega?

La maggior parte di loro, ma non tutti, la compatibilità dipende dal fatto che il punto di fusione della materia prima sia compreso nell'intervallo di un guscio duro o meno. Tuttavia, tutti i materiali comuni sono fondibili con stampaggio a guscio, tra cui alluminio, rame, acciaio e ghisa.