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Fondere

Articolo di Attilio Galloni

Il risultato ottimale si raggiunge solo rispettando tutte le fasi che esige la tecnologia dei processi e tali tecnologie pretendono le opportune attrezzature da usarsi con metodi adatti che in definitiva corrispondono e soddisfano le numerose leggi fisiche, meccaniche e termodinamiche che giocano in questa realtà. Ingrediente indispensabile è l’esperienza che si acquisisce nella giusta maniera disponendo della strumentazione e dei prodotti più appropriati. Descriveremo brevemente i passaggi di lavorazione per giungere alla fase di fusione.

Fondere significa unire, radunare oppure colare, liquefare. I mezzi per riscaldare e colare i metalli sono il fuoco, l’elettricità trasformata in calore, l’elettricità come mezzo fisico oppure trasformata in energia magnetica.

Per ottenere una fusione perfetta è indispensabile eseguire le basilari operazioni che descriveremo.

1. L’importanza della qualità della cera.

La cera che costituisce il modello deve essere sufficientemente plastica però deve avere la proprietà di sciogliersi e bruciare completamente senza lasciare residui solidi.

Il minimo residuo è compromettente per il risultato della fusione. Le particelle del modello che rimangono all’interno si trasformano in cenere che sarà inglobata dalla colata provocando microporosità.

2. Collocare i canali di colata sul modello in cera.

Le dimensioni di questi canali di colata saranno determinanti per ottenere ottimi risultati. Si opera sulle dimensioni e collocazione dei canali di colata che vanno concepiti pensando che debbano fornire metallo liquido durante il ritiro di volume quindi una contrazione della massa durante il raffreddamento evitando dannosi ritiri.

3.Preparazione del rivestimento.

Si raccomanda usare prodotti di accertata qualità. L’uso di impasti da versare attorno ai modelli in cera per la realizzazione è abbastanza recente relativamente alla storia millenaria della fusione.

Le polveri moderne consentono in pochi minuti di ottenere ottime forme e sono di facile preparazione.

Le polveri sono essenzialmente costituite da:

Silice (SiO2)

Solfato di calcio-idrato (CaSO4. ½ H2O)

In questi ultimi anni sono entrati nell’uso rivestimenti fosfatici che sono esenti da zolfo.

Il materiale per la microfusione assorbe l’umidità dell’aria e invece deve essere sempre ben secco. Se non si procede con la massima precisione, non si può essere sicuri di ottenere i migliori risultati.

Di massima, 1 kg di polvere si combina con 360-400 grammi d’acqua. Per ottenere fusioni con superfici perfette, l’impasto liquido deve avere una consistenza liscia e omogenea e la mescolazione meccanica sotto vuoto ne garantisce il risultato, dopo la miscelazione, il rivestimento va versato nei cilindri e sottoposto ad ulteriore azione di vuoto. L’apparecchio della fig. 1 è valido e di costo economico. Il tempo di lavorazione è di circa 9 minuti alla temperatura di 23°C. usare sempre acqua a temperatura ambiente.

4. EVACUAZIONE della cera dal cilindro.

La prima cosa da fare sarà evacuare la cera mediante l’introduzione dei cilindri in forni elettrici a circa 200°C. Il forno della fig. 2 porta anche un cassetto che raccoglie la cera colata. La bocca del cilindro andrà rivolta in basso e il tempo dipende dalle dimensioni: circa 4 ore per cilindri medi e 6 ore per quelli maggiori.

5. Trattamento termico del cilindro.

Collocare i cilindri nel forno con la bocca rivolta verso l’alto per facilitare l’uscita di gas. L’andamento termico di riscaldamento deve essere scrupolosamente realizzato seguendo le indicazioni del fabbricante del prodotto.

Abbiamo un test abbastanza indicativo sul sufficiente trattamento termico del rivestimento osservando attentamente la massa del rivestimento che sta vicino ai pezzi fusi.

Se è colorata di grigio significa che il trattamento termico non si è compiuto ed i gas di reazione non si sono completamente consumati. Questa situazione può provocare irregolarità e microporosità sulle fusioni. In questo caso verificare se la temperatura è quella indicata dal fabbricante del rivestimento ed aumentare il tempo di mantenimento alla temperatura massima stabilita (Fig. 3).

Si usano forni elettrici largamente dimensionati in modo che i cilindri non siano molto vicini alle pareti del forno e fra di loro.

L’interno del forno sia ben ventilato per eliminare i gas che si formano, che contengono composti di anidride solforosa e ossidi di zolfo.

Qui occorre fare una precisazione sulla temperatura indicata dal pirometro del forno e quella reale dei cilindri i quali, essendo costituiti da massa di refrattari, ritarderanno a diminuire la propria temperatura. Occorre pertanto fare un’esperienza sul tempo necessario che dipende in modo proporzionale dalla dimensione degli stessi cilindri.

E’ quasi obbligatorio controllare la temperatura interna del cilindro prima di effettuare la fusione usando apposito termometro portatile, fig. 4.

Il riscaldamento dei cilindri è molto importante ed occorre un forno che si possa regolare con buona precisione (Fig. 5).

La porosità del rivestimento consente di ricevere questi gas compressi dal metallo che non sempre fuoriescono e talvolta s’inglobano nel metallo.

Viene elementare la necessità di togliere questo ostacolo fisico all’entrata del metallo fuso.

La fig. 7 è sufficientemente dimostrativa per ricordarci che, facendo entrare un liquido in un volume delimitato, ad un certo momento l’aria o il gas che occupava questo volume deve da qualche parte uscire e se non esce completamente finirà per essere inglobato nel metallo liquido che rapidamente si consoliderà.

Rimane quindi come unica possibilità l’evacuazione del gas dal cilindro.

Terminato il riscaldamento del cilindro si procede alla colata del metallo col metodo centrifugo o meglio con una fonditrice elettronica in vuoto ed useremo la nostra PRESSOVAC considerata tecnologicamente la più avanzata al mondo. Fig. 8. (questa immagine è da rifare a computer, in animazione?)

Dopo aver messo il metallo nel crogiolo e introdotto nella camera di fusione, un sistema di controllo elettronico completamente automatico assicura il completo svuotamento del gas e dell’aria contenuti nel cilindro e successivamente il ciclo di fusione in vuoto. Tramite un solo comando il metallo fuso in pochi secondi, viene versato nel cilindro sotto vuoto e poi pressurizzato esattamente alla fine della colata. Dopo 60 secondi la pressione è scaricata, la camera di fusione si apre e la fonditrice è pronta ad iniziare il successivo ciclo.

 

Riassumeremo tutte le procedure, per ottenere le fusioni senza difetti:

• Buona qualità e caratteristiche della cera.

• Canalizzazione del modello.

• Preparazione del rivestimento.

• Evacuazione della cera dal cilindro.

• Trattamento termico del cilindro.