La pressofusione è un processo di contraddizione controllata: si inietta alluminio fuso in uno stampo di acciaio ad alta velocità, poi gli si chiede di solidificarsi in un pezzo dimensionalmente preciso e senza difetti interni. Un certo compromesso è insito nel processo, la disciplina dell''ingegneria consiste nel sapere quali difetti sono accettabili, dove si trovano e come controllarli.
Questa guida copre gli otto difetti che rappresentano quasi tutto lo scarto della pressofusione. Per ciascuno: che aspetto ha, cosa lo causa, come viene rilevato e cosa lo corregge davvero.
1. La mappa dei difetti
| Difetto | Famiglia di cause radice | Leva principale di soluzione |
|---|---|---|
| Porosità gassosa | Aria/gas intrappolati durante il riempimento | Sfiati, degassaggio, assistenza a vuoto |
| Porosità da contrazione | Alimentazione insufficiente durante la solidificazione | Pressione di intensificazione, attacchi, temperatura di colata |
| Bava | Metallo che fuoriesce dal piano di divisione | Forza di serraggio, controllo della fine di colpo |
| Giunto freddo / riempimento incompleto | Fronti di metallo fuso che si incontrano senza fondersi | Temperatura metallo/stampo, velocità di iniezione, sfiati |
| Inclusioni | Contaminazione nel fuso o nello stampo | Carica pulita, affinazione, controllo della scoria |
| Punti duri non metallici | Ossidi, reazione con il rivestimento del forno | Disciplina nella movimentazione del fuso |
| Punti duri metallici | Si non disciolto, intermetallici Fe/Mn | Controllo della composizione della lega |
| Perdite | Porosità che interseca il confine di pressione | Pressione, attacchi, impregnazione |
2. Porosità gassosa, Il problema delle bolle
Che aspetto ha: vuoti rotondi a parete liscia visibili al sezionamento o tramite NDT, spesso raggruppati vicino alle ultime regioni riempite del pezzo.
Cosa la causa:
- Direzione di flusso del metallo impropria o velocità di riempimento eccessiva che fa trascinare aria al getto
- Sfiati bloccati o sottodimensionati; formazione di vortice nella camera di colpo
- Carica sporca o surriscaldamento, che aumenta l''idrogeno disciolto nel fuso
- Lubrificante dello stampo in eccesso o mal pulito che libera gas durante il riempimento
- Punto di commutazione ad alta velocità errato, per cui la cavità si riempie troppo in fretta perché l''aria possa uscire
Cosa la corregge: carica pulita con adeguata temperatura di fusione ed efficace degassaggio; velocità di iniezione e commutazione ottimizzate; pressione di intensificazione adeguata per un riempimento ordinato; capacità corretta di sfiati e troppopieno; lubrificante a basso contenuto di gas in quantità controllate. Per i pezzi a tenuta di pressione, la colata assistita da vuoto (VHPDC, vuoto mantenuto sotto 50 mbar) estrae la maggior parte dell''aria dalla cavità prima dell''iniezione ed è la risposta standard per gli alloggiamenti critici per le perdite.
3. Porosità da contrazione, Il problema dell''alimentazione
Che aspetto ha: cavità irregolari, opache e angolose, la firma del metallo che semplicemente non c''era quando il pezzo si è solidificato. La microcontrazione appare come porosità fine dispersa.
Cosa la causa: mancanza di alimentazione durante la solidificazione; temperatura di colata eccessiva o cattiva distribuzione della temperatura; pressione di intensificazione bassa; attacchi o canali che si congelano troppo presto per alimentare il pezzo; punti caldi nel progetto del pezzo; volume di metallo insufficiente o biscotto troppo sottile.
Cosa la corregge: abbassare la temperatura di colata; aumentare la pressione di intensificazione per migliorare la densità; modificare il progetto degli attacchi per una migliore alimentazione; ottimizzare il progetto del pezzo per uno spessore di parete uniforme; migliorare il raffreddamento delle sezioni spesse; aumentare lo spessore del biscotto a circa 15–30 mm.
4. Bava, La perdita del piano di divisione
Che aspetto ha: sottili pinne di metallo in eccesso sul piano di divisione, attorno a scorrevoli e inserti.
Cosa la causa: forza di serraggio o pressione di intensificazione insufficiente; inserti o scorrevoli usurati non a filo con la superficie di divisione; piano di divisione contaminato; deformazione dello stampo sotto la pressione di iniezione.
Cosa la corregge: verificare la forza di serraggio e la pressione di intensificazione; pulire la cavità e la superficie di divisione; riparare lo stampo e gli inserti usurati; usare il controllo in anello chiuso della fine di iniezione in modo che ogni colpo termini con precisione. La bava che compare improvvisamente su un processo prima stabile è anche un segnale di salute della macchina, verificate l''allungamento dei tiranti e lo stato delle piastre, non solo lo stampo.
5. Giunti freddi e riempimento incompleto
Che aspetto ha: linee simili a sovrapposizioni dove due fronti di metallo fuso si sono incontrati senza fondersi, o regioni che non si sono mai riempite completamente.
Cosa li causa: temperatura del metallo troppo bassa; velocità di iniezione troppo lenta per la geometria; lubrificante in eccesso che raffredda il fronte di metallo fuso; scarsa ventilazione che lascia l''aria intrappolata bloccare l''ultima zona di riempimento; lunghezza di flusso eccessiva per lo spessore della parete.
Cosa li corregge: alzare la temperatura del metallo e dello stampo entro la finestra della lega; aumentare la velocità di iniezione nella fase di riempimento; ridurre l''eccesso di lubrificante; aggiungere sfiati o pozzi di troppopieno nelle ultime zone di riempimento; dove la lunghezza di flusso è il vincolo, riequilibrare gli attacchi o aumentare localmente lo spessore della parete.
6. Inclusioni e punti duri
Che aspetto hanno: impurezze irregolari di dimensioni e colori vari viste durante la lavorazione meccanica o il sezionamento (inclusioni); particelle di alta durezza che accelerano l''usura dell''utensile e lasciano superfici lavorate irregolari (punti duri, non metallici da ossidi e reazioni con il rivestimento del forno, metallici da silicio non disciolto o composti intermetallici Fe/Mn).
Cosa li causa: carica sporca o eccesso di materiale di ritorno; mancanza di affinazione; scoria trascinata durante l''attingitura; distacco di grafite da crogioli o rivestimenti; alta temperatura e lungo tempo di mantenimento; attingo di ossidi superficiali; violazioni del rivestimento del forno non reattivo.
Cosa li corregge: carica pulita con la sporcizia rimossa dai ritorni; affinazione e accurata asportazione della scoria prima dell''attingitura; pulizia regolare della cavità e della camera di colpo; temperatura e tempo di mantenimento controllati; rivestimento del forno non reattivo; rigorosa ispezione della materia prima. Per i punti duri metallici in particolare: evitare la polvere di silicio (usare leghe madri), controllare la temperatura del fuso e di colata, e mantenere il contenuto di ferro vicino (ma non oltre) il livello euttico.
7. Fragilità e perdite
La fragilità deriva dalle impurezze (Zn, Fe, Pb, Sn oltre i limiti), dal surriscaldamento o dal lungo mantenimento che ingrossa il grano, o dal raffreddamento eccessivamente rapido che lo sovraffina. Controllate i livelli di impurezze spettrometricamente, ottimizzate la fusione e moderate la temperatura dello stampo.
Le perdite nei pezzi sottoposti a prova di pressione sono quasi sempre porosità che interseca il confine di pressione, ecco perché la catena di soluzioni è la pressione (intensificazione), il progetto di attacchi e sfiati e, come passo finale, l''impregnazione: impregnazione con resina della porosità collegata alla superficie, molto più economica di un guasto in campo su un alloggiamento assemblato.
8. Come viene rilevato ogni difetto
| Metodo | Cosa trova | Quando usarlo |
|---|---|---|
| Ispezione visiva | Porosità superficiale, variazione di colore, bava, giunti freddi | Ogni pezzo (screening); non vede i difetti interni |
| Radiografia a raggi X | Porosità gassosa e da contrazione, inclusioni | Pezzi critici; standard per applicazioni a tenuta di pressione |
| Tomografia computerizzata industriale | Mappatura 3D della porosità, misura quantitativa dei vuoti | Geometria complessa, analisi delle cause radice, qualificazione |
| Controllo a ultrasuoni | Vuoti interni nelle sezioni più spesse | Rapido, portatile; buono per pezzi a sezione spessa |
| Metallografia (distruttiva) | Dimensioni, distribuzione e morfologia della porosità; struttura del grano | Analisi delle cause radice su campioni, non screening in produzione |
| Densità (Archimede) | Scostamento dalla densità teorica → indice di porosità | Quantificazione a livello di lotto; correla con il contenuto di vuoti interni |
9. La sequenza di diagnosi
I difetti raramente hanno una causa unica, e l''ordine in cui si indaga determina se una correzione costa minuti o settimane. Lavorate dal semplice al complesso:
- Prima, le cose gratuite: pulire le superfici di divisione, la cavità e i perni espulsori; verificare la forza di serraggio; controllare il volume di colpo e lo spessore del biscotto; razionalizzare la quantità di lubrificante
- Poi, i parametri di processo: forza e velocità di iniezione, tempo di riempimento, temperatura di colata, temperatura dello stampo, punto di commutazione
- Poi, il materiale: lingotto più pulito, fuso affinato, rapporto di ritorno aggiustato, tempo di mantenimento controllato
- Solo allora, lo stampo: modifiche agli attacchi, sfiati e canali di troppopieno aggiunti, riparazione degli inserti
Saltare direttamente alla modifica dello stampo è il modo in cui una regolazione di cinque minuti diventa una riparazione di attrezzatura di due settimane. Se il vostro pezzo è in produzione e sta combattendo contro uno di questi difetti, il percorso più rapido è di solito una revisione di processo strutturata, inviate le foto del difetto, la geometria del pezzo e il foglio dei parametri attuale, e la causa radice è spesso visibile prima che qualcosa venga tagliato.