Cos'è la pressofusione
La pressofusione è un processo di produzione utilizzato per produrre componenti metallici con elevata precisione dimensionale e finitura superficiale. Consiste nel forzare il metallo fuso in una cavità dello stampo ad alta pressione. La cavità dello stampo viene creata da due stampi in acciaio temprato che vengono lavorati nella forma desiderata.
Il processo inizia con la fusione del metallo, in genere alluminio, zinco o magnesio, in un forno. Il metallo fuso viene quindi iniettato nello stampo ad alta pressione utilizzando una pressa idraulica. Il metallo si solidifica rapidamente all'interno dello stampo e le due metà dello stampo vengono aperte per rilasciare il pezzo finito.
La pressofusione è ampiamente utilizzata per produrre componenti con forme complesse e pareti sottili, come blocchi motore, scatole del cambio e vari componenti automobilistici e aerospaziali. Il processo è diffuso anche nella produzione di beni di consumo, come giocattoli, utensili da cucina ed elettronica.
Pressofusione
La pressofusione è un processo piuttosto specializzato che si è sviluppato prevalentemente nel XX secolo. Il processo di base prevede: il metallo fuso viene colato/iniettato in uno stampo di acciaio e, tramite alta velocità, pressione costante e crescente (nella pressofusione) e raffreddamento, il metallo fuso si solidifica formando un getto solido. In genere, il processo in sé richiede solo pochi secondi ed è un modo rapido per formare un prodotto metallico a partire dalla materia prima. La pressofusione è adatta a materiali come stagno, piombo, zinco, alluminio, magnesio, leghe di rame e persino leghe di ferro come l'acciaio inossidabile. Le principali leghe utilizzate oggi nella pressofusione sono alluminio, zinco e magnesio. Dalle prime macchine per pressofusione che orientavano gli stampi in verticale, allo standard ormai comune di orientamento e funzionamento orizzontale, con tensionamento a quattro colonne e fasi di processo completamente controllate da computer, il processo ha fatto progressi nel corso degli anni.
Il settore è diventato una macchina produttiva mondiale, che realizza componenti per una varietà di applicazioni, molte delle quali sono alla portata di chiunque, data la varietà di applicazioni dei prodotti pressofusi.
Vantaggi della pressofusione
Alcuni dei vantaggi della pressofusione ad alta pressione:
• Il processo è adatto alla produzione di grandi volumi.
• Produrre fusioni piuttosto complesse in tempi rapidi rispetto ad altri processi di formatura dei metalli (ad esempio la lavorazione meccanica).
• Componenti ad alta resistenza prodotti allo stato grezzo di fusione (soggetti alla progettazione del componente).
• Ripetibilità dimensionale.
• Sono possibili sezioni a parete sottile (ad es. 1-2,5 mm).
• Buona tolleranza lineare (ad es. 2 mm/m).
• Buona finitura superficiale (ad es. 0,5-3 µm).
Il processo di pressofusione a camera calda prevede la fusione di un lingotto metallico all'interno di un forno situato vicino/integralmente al semipiano fisso della macchina per pressofusione e l'iniezione del metallo fuso tramite un pistone sommerso direttamente attraverso il collo di cigno e l'ugello nello stampo. Il collo di cigno e l'ugello richiedono il riscaldamento per evitare il congelamento del metallo prima che raggiunga la cavità dello stampo; l'insieme del riscaldamento e del metallo fuso di questo processo è da cui deriva la denominazione di camera calda. La grammatura della colata è determinata dalla corsa, dalla lunghezza e dal diametro del pistone, nonché dalle dimensioni del manicotto/camera; anche l'ugello gioca un ruolo da considerare nella progettazione dello stampo. Una volta che il metallo si è solidificato nella cavità dello stampo (il che richiede solo pochi secondi), il semipiano mobile della macchina a cui è fissata la metà mobile dello stampo si apre e il getto viene espulso dalla faccia dello stampo e rimosso dallo stampo. Le facce dello stampo vengono quindi lubrificate tramite un sistema a spruzzo, lo stampo si chiude e il processo riprende il ciclo.
Grazie a questo sistema di fusione/iniezione "chiuso" del metallo e al minimo movimento meccanico, la pressofusione in camera calda può offrire maggiori risparmi di produzione. La lega di zinco viene utilizzata principalmente nella pressofusione in camera calda, poiché ha un punto di fusione piuttosto basso, il che offre ulteriori vantaggi in termini di minore usura delle macchine (crogiolo, collo di cigno, manicotto, pistone, ugello) e minore usura degli utensili per stampi (quindi maggiore durata degli utensili rispetto agli utensili per pressofusione in alluminio, a seconda della qualità del getto).
Il nome "camera fredda" deriva dal processo di colata del metallo fuso in una camera fredda/manicotto di colata, fissato tramite la piastra fissa della semimatrice alla parte posteriore dell'utensile della semimatrice fissa. I forni di attesa/fusione del metallo fuso sono in genere posizionati il più vicino possibile all'estremità della colata della macchina per pressofusione, in modo che un operatore manuale o una siviera di colata automatica possano estrarre il metallo fuso necessario per ogni colata/ciclo con una siviera e versarlo in un foro di colata all'interno della camera di colata/manicotto. Una punta dello stantuffo (un componente usurabile e sostituibile, lavorato con precisione sul diametro interno del manicotto di colata, tenendo conto della dilatazione termica) collegata al pistone della macchina spinge il metallo fuso attraverso la camera di colata e nella cavità dello stampo. La macchina per pressofusione, quando richiesto, eseguirà la prima fase per spingere il metallo fuso oltre il foro di colata nel manicotto. Le fasi successive si svolgono sotto l'aumento della pressione idraulica del pistone per iniettare il metallo fuso nella cavità dello stampo. L'intero processo richiede pochi secondi: la pressione rapida e crescente e il calo di temperatura del metallo ne provocano la solidificazione nella cavità dello stampo. La metà mobile della macchina per pressofusione (su cui è fissata la metà mobile dello stampo) si apre ed espelle il getto solidificato dalla superficie dello stampo. Il getto viene rimosso, le superfici dello stampo vengono lubrificate con un sistema a spruzzo e il ciclo viene ripetuto.
Le macchine a camera fredda sono adatte alla pressofusione di alluminio; i componenti della macchina (manicotto di colata, punta dello stantuffo) possono essere sostituiti nel tempo; i manicotti possono essere trattati con metalli per aumentarne la durata. La lega di alluminio viene fusa in un crogiolo ceramico, a causa del suo punto di fusione relativamente elevato e della necessità di ridurre il rischio di accumulo di ferro, un rischio tipico dei crogioli ferrosi. Poiché l'alluminio è una lega metallica relativamente leggera, consente la fusione di getti pressofusi di grandi e pesanti dimensioni o quando è richiesta una maggiore resistenza e leggerezza.
