Fusione in sabbia

Crea la miscela di sabbia
La sabbia utilizzata nel processo di fusione in sabbia verde è una miscela di particelle di sabbia, argilla, farina di legno e acqua. Le particelle di sabbia sono solitamente sabbia silicea e l'argilla è solitamente argilla bentonitica. Combinando questi ingredienti si ottiene una miscela compattabile che può essere utilizzata per la formatura. Mentre la sabbia è nera, questa miscela è nota come sabbia verde perché contiene umidità. Gli ingredienti vengono lavorati tramite un muller che mescola la sabbia, l'argilla e la farina di legno e fornisce forze che incorporano impastamento e taglio per una consistenza uniforme.

Crea lo stampo
Uno dei punti salienti della fusione in sabbia è la creazione dello stampo di sabbia. Questa procedura intricata richiede di imballare attentamente la miscela di sabbia attorno a un modello di stampo per ottenere la forma desiderata. Questo modello viene quindi rimosso, lasciando una cavità dello stampo che mantiene la forma del modello.

Più specificamente, per produrre uno stampo servono tre elementi: un modello, una fiasca e la sabbia per stampaggio. In una fonderia, un modello replica l'oggetto da fondere, montato su una tavola. I modelli utilizzati nella fusione in sabbia possono essere realizzati in legno, metallo, plastica o altri materiali. Una fiasca è una "scatola" con solo lati, senza parte superiore o inferiore, e forma una cornice attorno al modello. Ogni fiasca è divisa orizzontalmente e ha una cornice superiore, nota come cope, e una cornice inferiore, o drag.

Versare il metallo fuso
Una volta preparato lo stampo di sabbia, il passo successivo è versare il metallo fuso. Questo metallo liquido viene versato con cura nella cavità dello stampo attraverso la sprue, che alimenta il sistema di colata. Il sistema di colata eroga il metallo fuso nel vuoto nello stampo creato dal modello. Mentre il metallo fuso si raffredda, si solidifica nella forma desiderata, assumendo le complessità del modello dello stampo.

Rimuovere e finire il prodotto
Dopo che il metallo colato si è raffreddato e solidificato, lo stampo di sabbia viene rotto per rivelare la fusione. Questo pezzo di metallo fuso passa attraverso una serie di processi di pulizia e finitura per rimuovere qualsiasi sabbia aderente e ottenere la finitura superficiale richiesta. Possono essere impiegate varie tecniche per rifinire la finitura superficiale, come la molatura, la carteggiatura o la pallinatura.

Angolo di sformo
L'angolo di sformo è l'angolo applicato o consentito su tutte le facce verticali di un modello per facilitare la rimozione dallo stampo di sabbia senza danneggiarne le pareti. L'angolo richiesto dipende dal processo di stampaggio, dal design del getto e dalla profondità del modello all'interno dello stampo.

Linea di separazione
Una linea di separazione nella fusione in sabbia è il confine in cui gli angoli di sformo cambiano direzione. Sebbene la fonderia abbia la conoscenza e l'esperienza per posizionare la linea di separazione, i progettisti di prodotti ingegneristici dovrebbero essere consapevoli del posizionamento della linea di separazione poiché determina la qualità e il costo della fusione. La linea di separazione dovrebbe essere ampia, corta, orizzontalmente piatta e posizionata il più in basso possibile. Il cambiamento nel posizionamento della linea di separazione influirà sull'utilizzo dell'anima, sul posizionamento del gating, sul peso della fusione e sulla precisione dimensionale.

Sottosquadri e anime
I sottosquadri nelle fusioni in sabbia sono caratteristiche che impediscono e bloccano la rimozione del modello durante la fase di fabbricazione dello stampo. L'uso di pezzi sciolti di sabbia per anime aumenta i tempi e i costi di produzione. Le parti devono essere progettate in modo tale da ridurre o eliminare l'uso dell'anima. La definizione precoce della linea di separazione aiuta a comprendere le caratteristiche per evitare i sottosquadri.

Sezioni trasversali
Le sezioni trasversali uniformi, note anche come spessore di parete uniforme, sono generalmente preferite, ma non sono realizzabili in molti progetti di prodotti ingegneristici. Il requisito principale è di non lasciare sezioni più spesse della fusione isolate durante il raffreddamento. La sezione più spessa impiega più tempo a raffreddarsi mentre tutto il metallo attorno ad essa si è già solidificato. Man mano che la sezione più spessa continua a solidificarsi, non può "alimentarsi" dalle sezioni attorno ad essa, causando difetti come porosità o strappi. Vale la pena discutere con la fonderia in merito alla limitazione di spessore del materiale prima di decidere.

spessore del muro
Nella fusione in sabbia, il rapporto volume/superficie è fondamentale per ottenere una solidificazione uniforme ed evitare la formazione di cavità. La solidificazione è direttamente proporzionale al quadrato del rapporto volume/superficie. Le sezioni nella fusione con basso volume/superficie si solidificheranno più velocemente delle sezioni con volume/superficie più alti.

Angoli e angoli
Le caratteristiche di raffreddamento del materiale di fusione e stampo hanno un'influenza importante sulla qualità delle fusioni in sabbia. Angoli acuti in intersezioni e angoli producono punti caldi locali e forniscono fonti di concentrazione di stress. Ciò causa la deformazione, il restringimento e la rottura della fusione durante e dopo il processo di produzione, pertanto dovrebbe essere eliminato mediante raggi di raccordo.

Progettazione della giunzione
Poiché la fusione in sabbia è una tecnica di produzione di forma quasi netta, le parti possono spesso avere una forma molto complessa e contenere molte giunzioni. Queste giunzioni sono generalmente raggruppate in cinque tipi, vale a dire giunzioni L, X, V, Y e XT.

Indennità di casting
La maggior parte dei metalli come acciaio, alluminio, magnesio, zinco e rame si restringono quando si solidificano e devono essere considerati e gestiti con attenzione. La quantità di restringimento dipende dal punto di congelamento del materiale e dal rapporto volume/superficie del prodotto.