Il processo di pressofusione, sviluppato all’inizio del 1900, è un ulteriore esempio di
fusione a stampo permanente. In Europa il processo è anche noto con il nome di pressofusione a pressione.
Quando nasce la pressofusione
Le attrezzature per la pressofusione furono inventate nel 1838 allo scopo di produrre caratteri mobili per l’industria tipografica. Il primo brevetto relativo alla pressofusione fu concesso nel 1849 per una piccola macchina azionata a mano ai fini della produzione meccanizzata dei caratteri di stampa.
Il processo
Nel processo di pressofusione, il metallo fuso viene forzato nella cavità dello stampo a pressioni che vanno da 0,7 a 700 MPa. Esistono due tipi di base di macchine pressofusione: macchine a camera calda e a camera fredda.
Il processo a camera calda (Fig. 1) comporta l’uso di un pistone, che spinge un certo volume di metallo nella cavità dello stampo attraverso un collo d’oca e un ugello. Le pressioni variano fino a 35 MPa, con una media di circa 15 MPa. Il metallo è tenuto sotto pressione fino a quando non si solidifica nello stampo. Per migliorare la vita dello stampo e per aiutare il metallo a un rapido raffreddamento (riducendo così i tempi di ciclo), di solito gli stampi vengono raffreddati facendo circolare acqua o olio attraverso feritoie nello stampo. In questo processo vengono solitamente usate leghe a basso punto di fusione (come zinco, magnesio, stagno e piombo). I tempi di ciclo di solito vanno da 200 a 300 iniezioni all’ora per lo zinco, anche se per componenti molto piccoli, come i denti delle cerniere, si può arrivare a velocità di 18.000 iniezioni all’ora.
La macchina a camera calda contiene il melting pot in lega come parte della macchina stessa e utilizza un collo d’oca per iniettare il materiale nello stampo.
Quando la porta si sigilla, il metallo resta nella cavità per raffreddarsi e solidificarsi. Successivamente, lo stantuffo si ritrae e la colata stessa può essere rimossa una volta aperto lo stampo. Questo design consente alla pressofusione a camera calda di essere un processo continuo.
Poiché il melting pot è interno, i macchinari a camera calda vengono utilizzati per materiali con punti di fusione inferiori. Le leghe sono anche limitate a materiali che non erodano o dissolvano il metallo della macchina quando vengono messi sotto calore o alta pressione. I materiali tipici utilizzati nella pressofusione a camera calda sono leghe di zinco, piombo e magnesio.
Nel processo a camera fredda (Fig. 2), il metallo fuso viene versato nel cilindro di iniezione (camera di sparo). La camera non è riscaldata – da qui l’attributo freddo per la camera. Il metallo è forzato nella cavità dello stampo a pressioni che di solito vanno da 20 a 70 MPa, anche se possono raggiungere i 150 MPa.
Il metallo fuso deve essere inserito direttamente nella camera, sia attraverso un sistema di siviere che manualmente. Una volta caricato il metallo fuso in un volume sufficiente, verrà iniettato nello stampo attraverso uno stantuffo idraulico ad alta pressione. I requisiti di pressione per i getti a camera fredda sono in genere superiori a quelli della pressofusione a camera calda.
Le macchine possono essere orizzontali (come nella figura) o verticali, nel qual caso la camera di sparo è verticale. Con questo metodo si utilizzano leghe ad alto punto di fusione come quelle di alluminio, magnesio o rame, anche se altri metalli (tra cui metalli ferrosi) possono anche essere impiegati. Le temperature del metallo fuso partono da circa 600°C per l’alluminio e alcune leghe di magnesio, e aumentare considerevolmente per le leghe a base di ferro.
La pressofusione ha la capacità di produrre parti di alta qualità e dalle forme complesse, in particolare utilizzando alluminio, ottone, magnesio o zinco. La pressofusione produce anche parti con buona precisione dimensionale e dettagli della superficie, in modo che esse richiedano poca o nessuna lavorazione successiva o operazioni di finitura.
A causa delle alte pressioni coinvolte, si possono produrre spessori sottili anche 0,38 mm, più sottili di quelli ottenuti con altri metodi di fusione.
A causa delle alte pressioni, gli stampi per la pressofusione hanno la tendenza ad aprirsi a meno che non vengano tenuti insieme strettamente. Le macchine per pressofusione sono quindi valutate in base alla forza di bloccaggio che può essere esercitata per mantenere chiusi gli stampi. Le capacità delle macchine disponibili in commercio vanno da circa 23 a 2700 tonnellate metriche. Altri fattori coinvolti nella selezione delle macchine pressofusione sono le dimensioni dello stampo, la corsa del pistone, la pressione di sparo, e il costo.
Confronto tra la pressofusione a camera calda e camera fredda
A conclusione, un bel video di Dynacast, riassume le principali caratteristiche e differenze tra i due processi.
