Che cos'è la pressofusione a gravità?

La pressofusione per gravità è un processo di fusione dei metalli comunemente utilizzato in cui la forma dello stampo è fornita da uno stampo e il metallo fuso viene forzato nello stampo per gravità, piuttosto che da una posizione esterna dello stampo (localizzazione positiva). Questo metodo si differenzia dalla pressofusione ad alta pressione in quanto il metallo fuso viene forzato nello stampo sotto pressione, ma l'unico modo per introdurre il materiale nello stampo è la gravità. Lo stampo è solitamente realizzato in metalli resistenti come l'acciaio o la ghisa, riutilizzabile con un'elevata precisione dimensionale e un'alta finitura superficiale. Inoltre, questa tecnica è molto apprezzata nella produzione di parti in metallo non ferroso come alluminio, zinco, magnesio e le loro leghe. Riscaldamento del metallo fino allo stato metallico e successivo versamento in uno stampo permanente preriscaldato. Il metallo fuso scorre verso la gravità e scende nella cavità dello stampo, che si riempie. In seguito, lo stampo viene aperto e la colata viene espulsa, che potrebbe dover essere rifilata, lavorata o trattata in altro modo per migliorarne la superficie.

Una delle applicazioni più comuni di questo processo è la pressofusione a gravità di alluminio, perché l'alluminio è leggero, resistente alla corrosione e ha buone proprietà meccaniche. Questa tecnica è ampiamente utilizzata in vari settori, tra cui quello automobilistico, aerospaziale, dei macchinari industriali e dei beni di consumo, per realizzare parti durevoli e complesse, come parti di motori, alloggiamenti, staffe e simili. Uno dei motivi per cui la colata per gravità viene rispettata è la capacità di colare volumi medio-alti di pezzi di alta qualità (bassa porosità) per una buona resistenza meccanica. Pur presentando alcune limitazioni, come i maggiori costi iniziali di attrezzaggio e la minore complessità dei prodotti rispetto ad altri sistemi di colata, i suoi vantaggi lo rendono un metodo adatto e a basso costo per molte esigenze produttive.

In sostanza, la pressofusione a gravità è un materiale preciso, ripetibile e razionale, importante nel moderno processo di lavorazione dei metalli.

Come capire il processo di pressofusione a gravità?

Si trattava di una tecnica semplice ed efficiente alla base della pressofusione per gravità. Uno stampo metallico preriscaldato di acciaio o ferro viene rivestito con un agente distaccante, pronto per la colata; i getti vengono facilmente rimossi. Dopo che lo stampo è pronto, il metallo fuso, come le leghe di alluminio, magnesio o rame, viene versato nello stampo. Affinché il metallo riempia la cavità, lo stampo si raffredda e si solidifica, grazie alla sola forza di gravità.

Successivamente, lo stampo viene aperto e la colata viene rimossa. In caso contrario, il materiale in eccesso rimasto, che si tratti di cancelli o di guide di scorrimento o di altre parti, viene tagliato e il getto può essere rifinito mediante lavorazione o in altri modi. Rispetto alla colata in sabbia, gli stampi in cui vengono prodotti i getti di sabbia vengono utilizzati una sola volta. Il componente che viene colato in uno stampo a gravità è notevolmente migliorato in termini di efficienza produttiva e consistenza del prodotto, perché gli stampi metallici nella colata a gravità possono essere riutilizzati.

Varie opzioni di finitura superficiale per la pressofusione a gravità

Un altro dei vantaggi della pressofusione per gravità è la possibilità di ottenere pezzi con finiture superficiali lisce e uniformi direttamente dallo stampo. Tuttavia, al processo di finitura possono essere aggiunte altre tecniche di finitura superficiale, a seconda dei requisiti funzionali ed estetici del prodotto finale, per migliorare l'aspetto, la durata o preparare il pezzo a ulteriori processi come la verniciatura o la placcatura. Di seguito sono elencate le finiture superficiali più frequentemente utilizzate per i pezzi pressofusi a gravità:

1. Finitura as-cast

È la superficie naturale risultante direttamente dal processo di colata. Tuttavia, se preparata correttamente e se le condizioni di processo sono ottimali, la colata per gravità può produrre una superficie piuttosto liscia rispetto alla colata in sabbia. I componenti interni o le parti per le quali l'aspetto non è critico accettano di solito superfici fuse.

2. Granigliatura / Granigliatura

Si tratta della granigliatura, che consiste nel lanciare piccole sfere d'acciaio o di ceramica sulla superficie della colata per rimuovere le incrostazioni, le scorie o qualsiasi residuo. Questo processo consente di ottenere una struttura opaca uniforme della superficie, oltre a pulirla meglio e a renderla molto più adatta a parti che devono essere sottoposte a finiture come il rivestimento a polvere o la verniciatura. 

3. La lucidatura

La rimozione meccanica di piccole imperfezioni viene utilizzata per la lucidatura per migliorare la levigatezza e la lucentezza della superficie. In particolare per le parti estetiche e dove è necessario un minore attrito. La lucidatura può essere una semplice smerigliatura, manuale o automatizzata, o comprendere una finitura a specchio.

4. Rivestimento in polvere

Nel rivestimento in polvere, la polvere viene applicata sulla superficie della colata e indurita a caldo, formando uno strato duro e protettivo. L'eccellente resistenza alla corrosione, agli urti e ai raggi UV la rende adatta ai componenti automobilistici e ai componenti per esterni prodotti in pressofusione a gravità di alluminio.

5. Anodizzazione

I componenti in alluminio per fusione a gravità hanno molte ragioni per scegliere l'anodizzazione. La superficie è ispessita da uno strato di ossido naturale per via elettrochimica, che migliora la resistenza alla corrosione e offre la possibilità di personalizzare il colore. Le superfici anodizzate sono durevoli, i colori non si stancano e hanno un aspetto elegante e professionale.

6. Lavorazione di superfici di precisione

In molti casi, i pezzi fusi per gravità vengono almeno parzialmente lavorati dopo la colata, in particolare per ottenere tolleranze esatte o rendere lisce le superfici critiche. La lavorazione CNC viene utilizzata per affinare le superfici piane e le filettature, nonché per sigillare le aree in cui la necessità di precisione va oltre le capacità dello stampo stesso.

7. Verniciatura e rivestimento

Le parti che richiedono la marcatura, la codifica dei colori o la protezione possono essere realizzate con uno qualsiasi dei metodi utilizzati nella verniciatura convenzionale ad umido. L'applicazione dei rivestimenti di vernice avviene di solito manualmente o tramite linee di spruzzatura automatizzate, spesso dopo la pulizia della superficie o la preparazione del fondo.

8. Cromatura / Trattamenti chimici

Per aumentare la protezione dalla corrosione e migliorare l'adesione della vernice, si possono applicare rivestimenti di cromatura o conversione chimica. Il film protettivo passivo prodotto da questi trattamenti ha poca influenza sulle dimensioni, ma protegge la superficie dell'alluminio.

Vantaggi della pressofusione a gravità

Le proprietà meccaniche superiori sono una delle ragioni principali per cui i produttori preferiscono la pressofusione per gravità. Di conseguenza, i getti prodotti con questo processo tendono ad avere meno sacche d'aria, o porosità, e quindi, di conseguenza, componenti più forti e affidabili.

Altri vantaggi chiave sono:

• Alta precisione dimensionale: La colata per gravità consente di mantenere tolleranze strette e dettagli precisi sui pezzi che vengono prodotti.
• Superficie liscia Finitura: Poiché gli stampi in metallo consentono di ottenere una migliore finitura superficiale, la post-lavorazione viene ridotta.
• Ripetibilità: Gli stampi possono essere riutilizzati, così i produttori possono creare grandi quantità con lo stesso livello di qualità.
• Efficienza del materiale: Lo spreco di metallo è ridotto al minimo, a condizione che si impieghi una progettazione adeguata di gating e alimentazione.

La pressofusione a gravità dell'alluminio è ancora oggi l'opzione preferita dall'industria per la produzione di componenti leggeri, robusti e resistenti alla corrosione.

Pressofusione di alluminio a gravità?

Pressofusione a gravità di leghe di alluminio è un metodo in cui uno stampo metallico (o matrice) di colata per gravità viene riempito di lega di alluminio fusa sotto la sola forza di gravità. In genere, questi stampi sono realizzati in acciaio o ghisa per la loro resistenza all'usura e la capacità di sopportare una serie di cicli termici. La caratteristica distintiva di questo processo è la sua semplicità: non viene utilizzata alcuna pressione esterna per spingere il metallo nello stampo. Il flusso è invece controllato dalla sola gravità.

La pressofusione a gravità dell'alluminio è uno dei vantaggi che riduce al minimo i difetti interni. L'intrappolamento dell'aria è ridotto al minimo, il che a sua volta riduce la porosità perché lo stampo si riempie molto lentamente e naturalmente. Si ottengono così componenti fusi di migliore integrità e prestazioni, oltre che di maggiore resistenza. Per questo motivo, questo metodo è ampiamente preferito dai produttori per la produzione di pezzi di qualità e di precisione.

Leghe di alluminio comuni utilizzate nella pressofusione a gravità

La scelta della lega corretta è fondamentale nella colata a gravità dell'alluminio. Le varie leghe sono state progettate per avere caratteristiche diverse a seconda dell'applicazione. Le leghe di alluminio comunemente utilizzate possono essere suddivise in base alla loro composizione, alle proprietà meccaniche e alle applicazioni industriali, come segue.

Questa tabella fornisce un semplice confronto tra i vari metodi di colata in termini di diversi fattori importanti. Fornisce ai produttori un'idea di quale metodo di colata sia più appropriato per soddisfare le loro esigenze.

Applicazioni della colata a gravità

Poiché la colata a gravità ha il vantaggio di essere adattabile ed economica e di produrre pezzi di buona qualità, è stata ampiamente utilizzata in molti settori. Ciò è dovuto alla sua affidabilità ed efficienza, al punto che può essere utilizzata per la produzione di piccoli e grandi lotti di componenti durevoli, precisi e coerenti. Di seguito sono riportate le applicazioni più comuni della fusione per gravità.

Industria automobilistica

Nel settore automobilistico si trovano diverse applicazioni della pressofusione per gravità, tra cui la pressofusione per gravità di parti critiche del motore, come blocchi motore, teste di cilindri, componenti delle sospensioni, ecc. Con la pressofusione a gravità dell'alluminio si possono creare componenti leggeri ma resistenti, con un eccellente rapporto forza-peso. Inoltre, viene utilizzato per la produzione di componenti, tra cui alloggiamenti del cambio dell'automobile, parti dei freni e collettori di aspirazione dell'automobile, perché offre un'estrema durata e resistenza chimica al calore e all'usura, che sono parti importanti dell'uso dell'automobile.

Aerospaziale

Il processo di pressofusione per gravità è un processo importante per l'industria aerospaziale per produrre parti a bassa densità ma strutturalmente solide, che devono essere sicure e funzionare secondo le esigenze di progettazione e applicazioni future. Shelton ribadisce che, come per la maggior parte delle fusioni per gravità, è importante la precisione e la durata del prodotto, come le staffe degli aerei, le parti del carrello di atterraggio e le sezioni della fusoliera. Data la necessità di un materiale leggero, ma senza perdere in resistenza, la pressofusione di alluminio per gravità è adatta alle applicazioni aerospaziali.

Macchinari industriali

Il metodo della colata per gravità è utilizzato nella produzione di componenti durevoli e ad alta resistenza per i macchinari industriali, ad esempio negli alloggiamenti delle pompe, negli alloggiamenti degli ingranaggi o nelle staffe. Poiché questi componenti devono resistere a pressioni elevate, sollecitazioni meccaniche e condizioni operative difficili, la fusione per gravità consente di ottenere componenti robusti e a bassa porosità. Ad esempio, questi componenti sono utilizzati nelle macchine da miniera e nelle attrezzature agricole, oltre che nei motori per impieghi gravosi.

Prodotti di consumo

La pressofusione per gravità è vantaggiosa anche per il settore dei prodotti di consumo, ovvero pentole, apparecchi di illuminazione e ferramenta decorativa. Ad esempio, la colata per gravità viene utilizzata per produrre articoli come padelle in alluminio fuso, lavelli da cucina e staffe per l'illuminazione, in quanto consente di ottenere buone finiture superficiali e stabilità della forma della colata.

Anche le parti artistiche e i componenti architettonici, come statue, pannelli decorativi e ferramenta per porte e finestre, sono realizzati con il processo di colata a gravità. Grazie alla sua versatilità, la colata a gravità è un processo essenziale in un'ampia gamma di settori industriali, che combina una buona economia con buone prestazioni.

Materiali utilizzati nella pressofusione a gravità

Un processo di fusione molto versatile è la pressofusione per gravità, che può essere utilizzata per fondere un'ampia varietà di materiali. La parte cruciale è la scelta corretta del materiale, perché da esso dipendono direttamente la resistenza e le prestazioni del prodotto finale. Le leghe di alluminio, zinco, rame e magnesio sono i materiali più comuni utilizzati nella pressofusione per gravità, ma è possibile utilizzare altri tipi di metalli e leghe in base ai requisiti del pezzo da produrre.

1. Leghe di alluminio

Le leghe di alluminio sono di gran lunga i materiali più utilizzati nella pressofusione a gravità grazie al loro eccellente rapporto forza/peso, all'ottima resistenza alla corrosione e alle proprietà di fusione. In genere, trovano applicazione nell'industria automobilistica, aerospaziale e dei macchinari industriali.

Alcune leghe di alluminio chiave includono:

• A356: L'A356 ha buone caratteristiche di resistenza, duttilità ed eccellente lavorabilità ed è ampiamente applicato al blocco motore, all'alloggiamento e alle staffe utilizzate nei settori automobilistico e aerospaziale.
• A380: Questa lega ha eccellenti caratteristiche di fluidità, tenuta alla pressione e moderata resistenza. In generale, il ferro è ampiamente utilizzato per la produzione di blocchi motore, alloggiamenti ed elementi di trasmissione.
• A413: Se presente, una buona lavorabilità e una lega ad alta resistenza con una buona tenuta alla pressione; a volte si trova nei cilindri idraulici, nelle valvole e nelle pompe.

L'elevata efficacia della pressofusione a gravità dell'alluminio è dovuta principalmente alla combinazione di proprietà leggere e resistenza meccanica.

2. Leghe di zinco

Le leghe di zinco sono frequentemente utilizzate nella pressofusione a gravità perché sono comuni i pezzi che necessitano di buona forza, durezza e resistenza alla corrosione con un peso ridotto. Lo zinco è un materiale relativamente economico, che ha un'ottima fluidità e consente di eseguire complesse operazioni di formatura e di dettaglio.

Le leghe di zinco comunemente utilizzate comprendono:

• ZA8: Ha un'elevata resistenza, una moderata duttilità e una buona stabilità dimensionale. Viene spesso utilizzato nella produzione di parti pressofuse con tolleranze ristrette.
• Zamak: Si tratta di un gruppo di leghe di zinco, particolarmente apprezzate per i componenti automobilistici, la ferramenta e i getti decorativi per la loro buona resistenza alla corrosione e la loro colabilità.

La pressofusione a gravità di zinco è spesso utilizzata in applicazioni durevoli che richiedono tolleranze strette in hardware, alloggiamenti elettronici e prodotti di consumo in generale.

3. Leghe di magnesio

Le leghe di magnesio sono leggere e hanno un'elevata resistenza, quindi sono adatte ad applicazioni con riduzione del peso. Uno degli impieghi più diffusi della pressofusione a gravità del magnesio è l'industria automobilistica e aerospaziale per la produzione di parti strutturali leggere.

Le principali leghe di magnesio utilizzate nella pressofusione a gravità sono:

• AM60: La resistenza e la tenacità di questa lega di magnesio sono elevate e si saldano facilmente; queste leghe sono state utilizzate per componenti strutturali e parti di automobili.
• AZ91D: L'AZ91D è noto per la sua buona resistenza alla corrosione e per il suo rapporto resistenza/peso ed è utilizzato in applicazioni aerospaziali, tra cui staffe e alloggiamenti.

Il magnesio è particolarmente prezioso in settori come quello aerospaziale o automobilistico, grazie al suo elevato rapporto resistenza/peso che consente di ridurre il peso a fronte di una perdita di prestazioni.

4. Leghe di rame

La pressofusione per gravità è utilizzata per leghe di rame ad alta resistenza, resistenza all'usura ed eccellente conducibilità termica. Le parti che devono resistere alle alte temperature e all'usura sono spesso realizzate in rame in varie forme di lega, come le leghe a base di rame, gli ottoni e i bronzi.

Le leghe di rame comunemente utilizzate:

• C356: Questa lega è utilizzata per le parti che richiedono un'elevata forza e resistenza all'usura, come le fasce elastiche, le parti del motore e i macchinari industriali.
• C443: Si tratta di una lega di ottone, solitamente utilizzata per la resistenza alla corrosione e la forza, in applicazioni marine o automobilistiche.

L'apprezzamento per la capacità delle leghe di rame di resistere ad ambienti estremamente avversi, come le alte temperature, ne ha favorito l'impiego in settori come i motori marini, gli scambiatori di calore e gli apparecchi elettrici come i commentatori.

5. Altre leghe

Le altre leghe speciali possono essere utilizzate per la pressofusione a gravità, oltre ai materiali più comuni, in base alle proprietà desiderate del prodotto finale. Alcune di queste includono:

• Leghe di piombo: Nelle applicazioni in cui è necessaria un'elevata densità, il foglio viene utilizzato in applicazioni che prevedono contrappesi e schermature.
• Leghe di stagno: Utilizzato per la produzione di pezzi piccoli e precisi, impiegati nella realizzazione di oggetti elettronici e decorativi.

Questi materiali vengono scelti in base alle loro proprietà, che vanno dalla resistenza alla corrosione alla conduttività termica, alla densità e ad altre ancora. L'uso della pressofusione per gravità consente di utilizzare una varietà di materiali per ottenere proprietà personalizzate nel prodotto.

Innovazioni nella pressofusione a gravità

Un ulteriore miglioramento del processo di colata a gravità è dovuto ai recenti progressi nel software di simulazione, nell'automazione e nella progettazione degli stampi. Oggi gli ingegneri possono simulare il flusso e la solidificazione del metallo fuso, ottimizzando così la progettazione degli stampi ed evitando i difetti.

Dipende anche dall'automazione. Tuttavia, spesso si ricorre alla colata di metallo, all'estrazione di getti e alle fasi di post-lavorazione di base per i bracci robotici. Le innovazioni riducono i costi di manodopera e garantiscono la sicurezza sul posto di lavoro. Nella pressofusione a gravità dell'alluminio, sviluppi come l'assistenza al vuoto e il miglioramento dei rivestimenti degli stampi sono stati in grado di ridurre la porosità e prolungare la durata degli stampi.

Impatto ambientale e sostenibilità

In un'epoca in cui la sostenibilità sta guadagnando terreno, la pressofusione a gravità si rivela relativamente ecologica. Se gli stampi vengono riutilizzati, si riducono anche i rifiuti e i rottami metallici utilizzati vengono spesso riciclati e riutilizzati nel processo.

Inoltre, l'alluminio, uno dei materiali più utilizzati nella pressofusione a gravità, è altamente riciclabile. Infine, il processo utilizza meno energia rispetto ad altri metodi di produzione, soprattutto quando la tecnologia è ottimizzata da forni moderni e sistemi di controllo del processo.

La pressofusione a gravità rispetto ad altri metodi di fusione

Sebbene la pressofusione a gravità sia una tecnica ampiamente utilizzata, non è l'unico metodo per la creazione di parti metalliche. I diversi metodi di fusione presentano diversi vantaggi per il produttore, a seconda delle esigenze. Rispetto ad altri metodi di colata, tra cui la colata in sabbia, la pressofusione ad alta pressione, la microfusione e la colata a bassa pressione, la pressofusione a gravità consente al produttore di decidere con cognizione di causa quale tipo di colata è più adatto alle sue particolari esigenze. 

Pressofusione a gravità vs. colata in sabbia

Esiste una differenza sostanziale tra il materiale dello stampo della pressofusione a gravità e quello della colata in sabbia. Nella pressofusione a gravità, gli stampi permanenti sono spesso in fusione o in acciaio, mentre gli stampi in sabbia sono usa e getta. Di conseguenza, ciò comporta alcune differenze importanti nella finitura superficiale e nell'accuratezza dimensionale.

La finitura superficiale è più liscia rispetto alle fusioni in sabbia ed è molto più uniforme. Inoltre, la consistenza dimensionale è migliore. Tuttavia, il processo di fusione in sabbia è più flessibile se le forme sono più grandi o complesse. Inoltre, la colata in sabbia ha costi di attrezzaggio iniziali più bassi ed è quindi più conveniente per la produzione di piccole quantità o di pezzi grandi. La pressofusione a gravità è meno costosa per la produzione di volumi medio-alti e offre una migliore qualità e consistenza del pezzo.

Pressofusione ad alta pressione vs. pressofusione a gravità.

Il modo in cui il metallo fuso viene introdotto nello stampo è una delle principali differenze tra la pressofusione ad alta pressione e la pressofusione a gravità. La pressofusione a gravità è un tipo di ghisa che consente al metallo fuso di entrare nella cavità dello stampo grazie alla forza di gravità, con un processo di riempimento più lento e controllato. In questo modo si riduce la porosità, si rafforza e si migliora l'affidabilità dei pezzi.

Tuttavia, la pressofusione ad alta pressione richiede una pressione idraulica per spingere il metallo fuso nella cavità dello stampo a una velocità molto più elevata. Se da un lato è veloce per produrre forme complesse, dall'altro è più soggetta a una maggiore porosità nel prodotto finale. Per questo motivo, la pressofusione a gravità viene utilizzata soprattutto se sono necessarie resistenza meccanica e bassa porosità, ad esempio per i componenti automobilistici e le parti strutturali. Anche se più veloce, la pressofusione ad alta pressione può essere più adatta per i pezzi in cui i dettagli sono piccoli e la velocità è fondamentale.

Pressofusione a gravità vs. colata a investimento 

Un altro metodo che si distingue dalla pressofusione per gravità è la microfusione, o fusione a cera persa. La microfusione è uno dei processi più precisi e richiede la realizzazione di una versione in cera del pezzo, il rivestimento dello stampo in cera con un guscio di ceramica, la fusione della cera e la creazione di uno stampo. Solo grazie a questo processo è possibile ottenere pezzi così dettagliati e di alta qualità, motivo per cui è molto indicato per i settori che si basano molto sui pezzi, come l'aerospaziale, i dispositivi medici e la gioielleria.

La microfusione è piuttosto complicata e richiede tempi di consegna più lunghi, ma è anche più costosa. Tuttavia, a differenza della pressofusione per gravità, quest'ultima è più veloce e meno costosa, soprattutto per i pezzi che non richiedono lo stesso livello di dettaglio. La microfusione è nota per l'accuratezza e la finitura superficiale, ma la pressofusione per gravità è una soluzione meno costosa per la produzione di pezzi funzionali con buone proprietà meccaniche in volumi medio-alti.

Pressofusione a bassa pressione vs. pressofusione a gravità

Un'altra tecnica che si basa sulla pressofusione a gravità è la pressofusione a bassa pressione, che utilizza una pressione controllata per pressurizzare lo stampo con il metallo fuso. In questo modo si ottiene un riempimento più uniforme e una maggiore densità del materiale che può migliorare un paio di difetti potenzialmente problematici come vuoti e porosità.

Nella pressofusione a gravità, il costo delle attrezzature e degli stampi è inferiore a quello della pressofusione a bassa pressione, ma i pezzi risultanti sono meno buoni, con imperfezioni del materiale e difetti prodotti. È più complesso dell'attuale sistema a bassa pressione, ma si presta a una produzione di volumi più elevati e di qualità superiore a un costo inferiore rispetto a tutti gli attuali sistemi a bassa pressione. Essendo leggermente meno controllabile il flusso di metallo, la pressofusione a gravità (o a bassa pressione) è ancora un metodo più convenzionale ed economico per produrre componenti di media complessità, come parti di motori automobilistici e componenti strutturali nella maggior parte delle industrie. 

Tabella di confronto: Pressofusione a gravità vs. altri metodi di colata

Limitazioni della pressofusione a gravità

La pressofusione per gravità presenta alcune limitazioni, ma anche una serie di vantaggi come la buona precisione dimensionale, la buona finitura superficiale, la buona resistenza meccanica, ecc. Per scegliere il processo di produzione più adatto a una particolare applicazione, è necessario comprendere questi inconvenienti.

1. Elevati costi iniziali di attrezzaggio

Il costo dello stampo è il principale svantaggio della pressofusione a gravità. Il costo degli utensili può essere considerevole, poiché il processo utilizza stampi metallici permanenti (solitamente in acciaio o ghisa). Poiché la pressofusione a gravità è economica solo per volumi di produzione medio-alti, di solito viene realizzata solo in questo modo. La colata in sabbia potrebbe essere il processo più costoso per bassi volumi di produzione.

2. Complessità di progettazione limitata

Tuttavia, le forme estremamente complesse o con caratteristiche interne complesse sono meno adatte a essere prodotte con il processo di pressofusione per gravità. Poiché il metallo fuso non fluisce nello stampo sotto una pressione diversa da quella esercitata dalla gravità, potrebbe non essere in grado di riempire bene cavità molto sottili o profonde nello stampo. I sottosquadri, i fori fini o le pareti estremamente sottili sono caratteristiche più difficili da ottenere rispetto alla microfusione o alla colata ad alta pressione.

3. Tempo di raffreddamento più lungo

Mentre i tempi di raffreddamento e solidificazione nella pressofusione ad alta pressione possono essere piuttosto brevi, i tempi di raffreddamento e solidificazione nella pressofusione a gravità possono essere più lunghi. Di conseguenza, questo può rallentare il tempo di ciclo complessivo e la velocità di produzione. Per le applicazioni di produzione più veloci e ad alta velocità, potrebbe non essere la scelta migliore.

4. Compatibilità limitata dei materiali

Sebbene la colata a gravità possa essere utilizzata con tutti i metalli non ferrosi, è più efficace con l'alluminio e meno con le leghe di zinco e magnesio. Tuttavia, gli elevati punti di fusione dei materiali ferrosi, come l'acciaio o il ferro, li rendono inadatti perché il punto di fusione indebolisce lo stampo e ne riduce la durata. Di conseguenza, la gamma di applicazioni della pressofusione per gravità è limitata.

5. Usura e manutenzione degli stampi

Gli stampi metallici utilizzati nella pressofusione a gravità si usurano e si affaticano termicamente con il passare del tempo, poiché vengono riscaldati e raffreddati ripetutamente. Questo provoca il degrado delle superfici degli stampi e può dare origine a componenti difettosi se la manutenzione non viene eseguita correttamente. La manutenzione regolare degli stampi e la loro eventuale sostituzione comportano costi operativi.

6. Funzionamento manuale o semi-automatico

Tuttavia, la pressofusione a gravità è meno automatizzata di altri metodi di fusione, come la pressofusione ad alta pressione. Il versamento manuale o semiautomatico del metallo fuso nello stampo può essere fatto sulla variabilità della qualità e ridurre la dipendenza dalla manodopera. Inoltre, è meno efficiente in ambienti ad alto volume con produzione completamente automatizzata.

Conclusione 

La pressofusione per gravità è un importante processo produttivo. Questa tecnica consiste nell'utilizzare la forza di gravità per caricare gli stampi con il metallo fuso, ottenendo pezzi di alta qualità e affidabilità con un'eccellente finitura superficiale e proprietà meccaniche. Si tratta di un processo unico, soprattutto nell'industria automobilistica, aerospaziale e dei macchinari industriali, dove la resistenza, la consistenza e la durata non possono essere compromesse. Il processo può essere applicato per la pressofusione di alluminio a gravità o per la colata a gravità di alluminio di base e può fornire il produttore con un mezzo economico ed efficiente di pressofusione a gravità dell'alluminio per gamme di volumi di produzione da medie a elevate. La pressofusione a gravità rimane un metodo semplice, utilizzato per molti anni a venire grazie alla sua miscela di semplicità e prestazioni.

Uno dei principali vantaggi di questo processo è la sua versatilità. Può lavorare tutti i tipi di metalli non ferrosi; la pressofusione a gravità di alluminio è la più popolare, perché l'alluminio è leggero, resistente alla corrosione e riciclabile. Migliore precisione dimensionale e ripetibilità, perché la pressofusione a gravità utilizza stampi metallici permanenti, che contribuiscono a garantire che ogni pezzo sia conforme agli standard industriali. Oggi, il processo di pressofusione per gravità si è evoluto per soddisfare la crescente esigenza delle industrie di soluzioni valide, robuste e leggere. Questo metodo garantisce durata, risparmio e prodotti coerenti da utilizzare per la produzione di componenti del motore, parti di macchinari o elementi strutturali.

Domande frequenti

1. Qual è la grande differenza tra la pressofusione a gravità e la pressofusione ad alta pressione?

La pressofusione a gravità utilizza solo la forza di gravità per riempire lo stampo, mentre la pressofusione ad alta pressione utilizza la pressione idraulica. Sebbene sia più lenta a causa del maggior numero di passaggi, la colata a gravità produce pezzi più densi e affidabili.

2. Perché l'alluminio è comunemente usato per la pressofusione a gravità?

Secondo la guida "Aluminum for Swordfish Applicability to Casting Technology" (ovvero questa guida), l'alluminio è leggero, resistente alla corrosione e ha un'eccellente conducibilità termica, il che significa che è adatto alle applicazioni di pressofusione a gravità nell'industria automobilistica e aerospaziale.

3. La colata a gravità è adatta alla produzione di piccoli lotti?

La colata a gravità è più efficace per la produzione di volumi medio-alti, a causa del costo degli stampi permanenti. La colata in sabbia è di solito più economica che per piccoli lotti.

4. Quali sono le condizioni ambientali della pressofusione a gravità?

È un articolo ecologico, perché non richiede l'uso di materiali molto inquinanti, come la plastica. I processi moderni utilizzano molta meno energia, oltre a ridurre i rifiuti grazie agli stampi riutilizzabili.