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Cosa è la pressofusione ?

La pressofusione è un processo di produzione industriale che consiste nell' iniettare ad alta pressione del metallo liquido in un apposito stampo per ottenere dei prodotti di forme complesse, a basso costo e con caratteristiche meccaniche adatte ai più svariati impieghi. Il processo è svolto da una isola di lavoro automatica o semiautomatica.
Questa isola di lavoro è composta da una pressa che ha il compito di aprire e chiudere lo stampo. Un sistema di iniezione che ha il compito di convogliare il metallo nello stampo con dei parametri tempo-velocità pressione regolabili, e da impianti di asservimento per il caricamento del metallo fuso il raffreddamento e la lubrificazione dello stampo.

Tutto il processo è soggetto a un numero molto alto di variabili controllate da un processore.

Perchè scegliere la pressofusione ?

Se dovete produrre oggetti in leghe di alluminio, la pressofusione è la tecnologia più economica e performante.

Rispetto alla lavorazione da barra si risparmia oltre il 50% sul costo della materia prima.
Difficile preferirgli altri sistemi di fusione come la colata in sabbia, quando il costo stampi è ammortizzabile.

Trovate elencate di seguito alcune caratteristiche che rendono un pressofuso competitivo.

Forme complesse e con tolleranze molto ridotte e una alta ripetibilità

Spessori sottili, in alcuni casi anche minori di 1,5 mm

Alta resistenza meccanica

Assenza di porosità e tenuta a pressione di aria e liquidi

Elevata lavorabilità

Basso costo della materia prima

I componenti pressofusi sono rispetto alla plastica più durevoli nel tempo in quanto non soggetti ad alcun tipo di deterioramento ne deformazione.

Componenti con alto grado di finitura estetica adatti quindi per l'industria dell'arredamento e dell'illuminazione.

Possibilità di ricavare da uno stampo svariate versioni di un articolo sostituendo spine o tasselli.

Inserti in materiali diversi quali viti o bussole possono essere costampati nella fusione diventando a tutti gli effetti parte integrante della stessa.

Possibilità di scegliere tra un vasto catalogo di leghe con caratteristiche meccaniche diverse.

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| CARATTERISTICHE La pressofusione è un metodo speciale di colata in conchiglia. Il metallo, tenuto a temperatura poco più alta di quella di fusione, viene aspirato e poi spinto e pressato dal pistone nella forma metallica, ove solidifica rapidamente. Il contatto del metallo con le pareti metalliche della forma consente di ottenere superfici levigate; inoltre l'elevata pressione di iniezione consente la penetrazione del metallo anche entro fenditure assai sottili della conchiglia.

IMPIEGHI Con la pressofusione si possono ottenere grandi serie di getti con alti ritmi produttivi (1500 pezzi/ora). I getti possiedono elevata finitura superficiale, buona compattezza e notevoli caratteristiche meccaniche. La pressofusione è impiegata per produrre getti in materiali a basso punto di fusione, quali le leghe di stagno, piombo, zinco, alluminio.

COSTRUZIONE DELLE CONCHIGLIE O STAMPI .La pressofusione richiede conchiglie che resistano a notevoli sollecitazioni. I materiali per le conchiglie devono possedere: • buona resistenza alla corrosione e all’ossidazione a caldo; • elevata resistenza meccanica; • elevata resistenza all’usura; • buona conduttività termica e stabilità alle alternanze termiche.

| I materiali utilizzati per le conchiglie sono: • acciai comuni per getti di metalli a bassa temperatura di fusione come zinco, piombo e stagno; • acciai fortemente legati contenenti tungsteno, cromo e molibdeno; • materiali a base di tungsteno per la colata dell’ottone; • materiali sinterizzati a base di tungsteno, molibdeno, columbio e tantalio.  (È un metallo  duro e duttile, lucido, di colore blu-grigio, molto resistente alla corrosione, soprattutto all'attacco degli acidi, ed è un buon conduttore di calore ed elettricità. È piuttosto raro in natura e si trova nel minerale tantalite.)

Sinterizzazione è un processo tecnologico destinato alla produzione di oggetti porosi, detti sinterizzati, e consiste nel comprimere polveri metalliche entro stampi e riscaldarle a temperatura inferiore a quella di fusione. Il processo consente, fra l’altro, di agglomerare metalli non legabili allo stato fuso.

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CARATTERISTICHE DEI MODELLI PER LA PRESSOFUSIONE

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CARATTERISTICHE DEI MODELLI PER LA PRESSOFUSIONE

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Il modello che verrà replicato in serie con la tecnica della pressofusione, dovrà avere una forma congeniale per essere formata all'interno di uno stampo metallico.

Lo stampo per pressofusione permette di creare pezzi identici con una buona finitura superficiale, ma ha dei limiti per la realizzazione di pezzi complicati con molti sottosquadra.

Un oggetto particolarmente variegato nella forma e nella struttura può causare problemi per la creazione degli stampi e quindi non può essere prodotto con questo processo.

La realizzazione dello stampo è onerosa in termini di tempo e di denaro, quindi sarà necessario prevedere la produzione di un alto numero di pezzi, per abbattere i costi iniziali.

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Quali trattamenti superficiali possono essere fatti sulle pressofusioni ?

Il prodotto pressofuso in alluminio spesso è montato grezzo, in quanto l'alluminio ha ottima resistenza alla corrosione.
Le fusioni possono anche subire svariati trattamenti superficiali come:

Sabbiatura Impiegata più che altro per rimuovere bave e residui oleosi dal getto. Indispensabile per preparare la superficie alla verniciatura.

Burattatura che garantisce una ottima finitura superficiale adatta a componenti con elevate esigenze estetiche.

Brillantatura Simile alla burattatura ma da un aspetto lucente al pezzo. Ideale per quando si deve evitare che il particolare trattenga la polvere.

Anodizzazione Solitamente di colore grigio scuro.

Verniciatura

Cromatura

Lucidatura a Specchio

Nichelatura

Tra tutti i trattamenti la cromatura è senz'altro il più complesso costoso e non privo di sorprese. La cromatura infatti richiede una finitura superficiale del pezzo molto accurata, in quanto ogni minima traccia viene messa in evidenza.

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Questo  stampo ha due canali di ingresso per il  metallo fuso e i vari pezzi sono collegati fra loro, i collegamenti verranno tagliati e i singoli oggetti saranno smerigliati e lucidati.

I fori presenti nello stampo ospitano dei pistoni di metallo chiamati estrattori, che permettono l'espulsione del blocco pressofuso dallo stampo, che dopo essere stato pulito e lubrificato sarà pronto per la colata successiva.

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Negli oggetti pressofusi sono ancora presenti i canali di iniezione del metallo.
Per ottimizzare la produzione vengono stampati più pezzi collegati fra loro in una sola volta.

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Anche a questi oggetti devono essere tolti i canali di iniezione e devono subire il processo di lucidatura e finitura.

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Caratteristiche tecniche della lega metallica più utilizzata nei processi di pressofusione.

La zama è una lega non ferrosa ad elevato tenore di zinco di notevole purezza, unito a piccole percentuali di alluminio, magnesio e rame (variabili in base ai tipi di utilizzo).

Zamak, il nome commerciale più diffuso della zama, ha origine proprio dalle iniziali dei quattro componenti (Z-zinco+A-Alluminio+MA-magnesio+ K-rame).
A differenza dello zinco, che, in forma pura, è un metallo fragile e poco resistente, le leghe di zinco sono caratterizzate da elevata durezza e resistenza, ma anche da una buona duttilità e un’eccellente resa nelle applicazioni di pressofusione in camera calda.

Le attuali caratteristiche della zama sono il frutto di ricerche sviluppate a livello internazionale in vari decenni, con l'obiettivo di mettere a punto le composizioni ottimali per i diversi impieghi e fissare i limiti delle impurezze ammissibili.

Vi sono tre tipologie di leghe zama più usate nei processi di pressofusione: zama 12, zama 13 e zama 15. Esse si differenziano tra loro per la maggiore o minore percentuale di rame (da 0 a 3,5%). Il rame, oltre ad avere un effetto fluidificante nella pressocolata, conferisce maggiore durezza e resistenza alla lega.
q       Fra queste leghe, la ZAMA 12 presenta elevata resistenza a trazione; presenta inoltre la maggiore durezza;

q       Invece, la ZAMA 13 è preferibile in termini di resistenza all’urto, resistenza alla corrosione, mantenimento delle tolleranze dimensionali;

q       La ZAMA 15 riunisce in se le caratteristiche delle due precedenti leghe.

Nella seguente tabella sono riportate le percentuali di elementi leganti in ognuna di queste leghe:

Lega | % alluminio | % rame | % magnesio
ZAMA 12 | 3.9 – 4.3 | 2.7 – 3.5 | 0.02 – 0.05
ZAMA 13 | 3.9 – 4.3 | max 0.03 | 0.03 – 0.04
ZAMA 15 | 3.9 – 4.3 | 1 – 1.25 | 0.03 – 0.04

Il punto di fusione varia a seconda della composizione della lega, oscilla da  379 gradi a 389 gradi centigradi.

L’utilizzo della zama nei processi di pressofusione in sostituzione ad altri materiali offre numerosivantaggi:

- Risparmio. I prodotti pressofusi in zama sono più economici e più leggeri di quelle in ottone.

- Resistenza e durezza. I pressocolati in zama resistono bene all’urto, all’usura e alla trazione, soprattutto se paragonati ai prodotti stampati in plastica.

- Buona resistenza alla corrosione anche in condizioni atmosferiche critiche (come cass test). Questa resistenza aumenta quando i prodotti pressofusi in zama vengono sottoposti a finiture galvaniche (zincatura, nichelatura, cromatura, satinatura, ecc.).

- Precisione dei getti pressofusi e flessibilità applicativa. La notevole duttilità della zama, così come la sua ottima colabilità e resistenza, sono molto apprezzate dagli uffici tecnici, poiché espandono notevolmente le possibilità di utilizzo del processo di pressofusione e consentono grande flessibilità nella progettazione di particolari e componenti.
Rispetto ad altre leghe per la pressofusione (quali alluminio e magnesio), con le leghe di zinco si possono ottenere tolleranze minime, finiture di migliore qualità, pareti e nervature più sottili. Si possono produrre particolari che pesano da pochi grammi a più kg.

- Versatilità di finitura. L’alta precisione dei pezzi colati in zama ne consente l’impiego per microfusioni o getti complessi di alta qualità, facilita l'esecuzione di finiture superficiali e trattamenti galvanici (cromatura, nichelatura, verniciatura e satinatura, ecc.).

- Rispetto dell’ambiente. La zama, e in generale le leghe di zinco, richiedono meno energia di materiali analoghi per la trasformazione in prodotto finito. Durante la lavorazione, inoltre, le leghe di zinco non generano dispersione in aria di sostanze inquinanti o residui tossici. Da ricordare, inoltre, che tutti i prodotti pressofusi in zama sono completamente riciclabili.

L'unico difetto importante è la scarsa resistenza in temperatura, tanto che già a 50 °C alcune di esse iniziano ad avere problemi di tenuta meccanica. Scarsa anche la resistenza alla torsione e al successivo riallineamento

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| PRESSOFUSIONE A CAMERA CALDA

Nelle macchine a camera calda il forno di fusione fa parte della macchina e il dispositivo d'iniezione è collocato nel crogiolo. Il crogiolo, scaldato da un forno con bruciatore, contiene il metallo fuso, che attraverso un foro viene aspirato dal pistone entro la camera d'iniezione e di qui viene compresso nella conchiglia attraverso un iniettore. La conchiglia è costituita da uno stampo fisso e da uno stampo mobile, scorrevole entro perni di guida e che quindi può essere rimossa, con sistemi oleodinamici, per l'espulsione del getto solidificato.La conchiglia deve essere progettata in modo che, dopo l'apertura, il getto sia trattenuto dalla parte mobile e possa essere rimosso solo con l'azione di estrattori; questi sono perni disposti entro fori ricavati nella conchiglia e comandati da molle che, all'apertura della conchiglia, provocano l'espulsione del getto.
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Pressofusione a camera calda

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PRESSOFUSIONE A CAMERA FREDDA

La differenza sostanziale rispetto al metodo con camera calda consiste nel fatto che in questo caso il metallo viene fuso in un crogiolo separato.

Nelle macchine a camera fredda la camera d'iniezione è collegata direttamente alla parte fissa della conchiglia; il materiale fuso viene introdotto di volta in volta dall'operatore nella camera d'iniezione attraverso un apposito foro. L'azione del pistone, comandato da sistema oleodinamico o idraulico, comprime il materiale fuso entro la cavità della conchiglia.

Anche in questo caso la conchiglia può essere aperta per rimuovere il getto mediante estrattori.

Pressofusione a camera fredda