Pressofusione vs. colata a iniezione: Differenze chiave

Introduzione

La fusione, in generale, è un processo produttivo utilizzato da secoli. A partire dal 1890 sono state aggiornate diverse tecnologie di fusione, ma il principio di funzionamento di base è rimasto sostanzialmente invariato.

I due metodi vitali di fusione ampiamente utilizzati sono: La pressofusione e la microfusione. Come già detto, condividono il principio generale ma hanno requisiti specifici diversi.

Precisamente, nella pressofusione il metallo fuso viene iniettato ad alta temperatura in uno stampo d'acciaio già pronto per creare i pezzi. La microfusione prevede l'iniezione di cera per creare la forma desiderata dello stampo.
Nell'articolo esaminiamo in dettaglio la pressofusione e la microfusione. Approfondiremo il funzionamento di entrambe le tecniche. Faremo anche un'analisi comparativa per aiutarvi a scegliere quella più adatta al vostro progetto.

Pressofusione

La pressofusione è un processo in cui le leghe non ferrose vengono fuse e iniettate ad alta pressione in stampi di acciaio preconfezionati in macchine di pressofusione. Quindi vengono lasciati raffreddare. Quando il metallo si solidifica e lo stampo si apre, i getti finali vengono espulsi utilizzando dei perni di espulsione. Per la pressofusione si utilizzano due processi principali, che sono:

• Pressofusione a camera calda: Il processo prevede l'utilizzo di un flusso idraulico per iniettare il metallo fuso nello stampo ad alta pressione. Metalli come lo zinco, la lega di stagno, il piombo e il magnesio sono utilizzati in questo processo perché hanno un basso punto di fusione.
• Pressofusione a camera fredda: In questo processo, il metallo fuso viene versato nella camera di congelamento e poi iniettato nello stampo. La pressione utilizzata in questo processo varia da 2000 a 20000 psi. È ideale per metalli come l'alluminio con punti di fusione elevati.

Il processo di pressofusione consente di ottenere pezzi altamente durevoli con un'eccellente conducibilità meccanica ed elettrica. Possono mantenere tolleranze strette e una buona finitura superficiale, mantenendo l'accuratezza dimensionale per lunghi periodi.

Colata a iniezione

Si tratta di creare un modello in cera della forma desiderata. Quindi, viene immerso in un impasto di materiale refrattario, come la ceramica, dove lo stampo viene investito dall'impasto. Il rivestimento viene lasciato indurire. Questo processo crea un calco monouso. In seguito, la cera all'interno del rivestimento viene fusa, lasciando l'intercapedine della forma desiderata.

A questo punto il metallo fuso viene versato nella cavità, sostituendo la cera, e lasciato raffreddare. Quando la parte metallica si solidifica, lo stampo a perdere esterno si rompe, creando il prodotto finale della colata.

La microfusione è ideale per una gamma di materiali di varie leghe, ghisa e molte altre leghe non ferrose. Questo processo consente di ottenere tolleranze ristrette e geometrie e forme complesse, cioè componenti quasi netti e a forma di rete con un'eccellente finitura superficiale. Di conseguenza, la lavorazione secondaria non è necessaria per componenti così precisi.

Confronto tra pressofusione e colata a iniezione

Elaborazione

Il processo di pressofusione prevede l'iniezione forzata di metallo fuso in uno stampo d'acciaio precostituito e riutilizzabile. Quando il metallo fuso si solidifica, viene espulso e il processo si ripete per cicli rapidi.
La microfusione, invece, crea un guscio o un rivestimento in ceramica o in altri materiali resistenti al calore su un modello in cera. Quindi si applica il calore per far fuoriuscire la cera e si versa il metallo fuso nel guscio di ceramica monouso. Infine, il rivestimento viene rotto e si scoprono i pezzi fusi finali.

Applicabilità del materiale

La pressofusione è limitata alle leghe non ferrose. Esempi di metalli sono l'alluminio, lo zinco e il magnesio. Ciò è dovuto alla durata e ai livelli di alta pressione coinvolti nel processo.
La microfusione copre una gamma più ampia che comprende materiali ferrosi e non ferrosi. Questi includono acciai, leghe di nichel, titanio e opzioni non ferrose.

Precisione e complessità dei pezzi

La pressofusione offre tolleranze strette e pareti sottili, con una buona ripetibilità su forme complesse. La microfusione consente di creare geometrie esterne intricate e passaggi interni, formati da anime, con un dettaglio molto fine.

Finitura superficiale

Nel confronto tra le due tipologie, i componenti pressofusi presentano una migliore finitura superficiale rispetto a quelli pressofusi. La pressofusione offre superfici lisce come quelle della fusione e spesso richiede una finitura minima per i pezzi di grandi dimensioni. A volte può essere necessaria una lavorazione aggiuntiva per ottenere i requisiti di finitura desiderati. La microfusione produce superfici molto lisce e dettagliate dal guscio di ceramica, spesso quasi nette per applicazioni cosmetiche. Con questo processo è possibile ottenere una tolleranza standard e precisa di IT5-6 e una finitura fino a 125 micrometri. Pertanto, nella maggior parte dei casi è necessaria una lavorazione aggiuntiva.

Costo di produzione

La pressofusione ha un costo di attrezzaggio più elevato, ma un costo per pezzo più basso per volumi elevati. È in grado di produrre 100-2000 pezzi all'ora, che possono arrivare a un milione di pezzi a seconda delle attrezzature. In confronto, la microfusione è affidabile per la lavorazione di meno di 10.000 pezzi. È quindi la soluzione migliore per le basse tirature. Inoltre, sebbene il costo dell'utensileria sia inferiore, può comportare un aumento dei costi per pezzo nelle grandi serie, a causa dell'uso di gusci sacrificabili.

Efficienza della produzione

Considerando l'efficienza della pressofusione, si tratta di un processo significativamente più rapido rispetto alla tradizionale microfusione. Le macchine per la pressofusione possono essere completamente automatizzate con un intervento umano minimo. La produzione di pezzi piccoli è molto elevata, fino a 100 colpi al minuto.

In confronto, la microfusione è un processo più lento e orientato ai lotti. Richiede una certa manodopera ed è più adatto a volumi medio-bassi o a leghe diverse.

Tabella di confronto

Analisi dei vantaggi e degli svantaggi

Pressofusione

Vantaggi

• Elevata produttività con tempi di ciclo ridotti; ideale per grandi volumi e dimensioni costanti.
• Tolleranze strette, pareti sottili e una buona finitura superficiale possono talvolta ridurre i requisiti di lavorazione.
• Le matrici in acciaio resistente consentono una lunga durata dell'utensile e una ripetibilità stabile.

Svantaggi

• Costi di attrezzaggio più elevati e tempi di consegna più lunghi; meno adatto a piccoli lotti.
• Limitato alle leghe non ferrose e può presentare porosità senza un attento controllo del processo.
• Le modifiche al progetto sono costose una volta che lo stampo è stato tagliato.

Colata a iniezione

Vantaggi

• Dettagli eccellenti e superfici lisce; è possibile realizzare geometrie complesse.
• Si adatta a un'ampia gamma di leghe, compresi acciai e superleghe.
• Lavorazione minima; adatta a pezzi che necessitano di caratteristiche fini.

Svantaggi

• Processo più lento e in più fasi; tempi di consegna più lunghi rispetto alla pressofusione.
• Il costo per pezzo è più alto per volumi elevati.
• I gusci in ceramica sono monouso, il che aumenta il costo dei materiali di consumo.

Conclusione

Per concludere, è essenziale distinguere chiaramente tra pressofusione e microfusione. Sebbene la tecnica di lavorazione vari, esse condividono un principio di base.

La pressofusione eccelle per i volumi elevati, i pezzi a tolleranza ristretta, i cicli rapidi e il basso costo unitario una volta ammortizzati gli utensili.

La microfusione è ideale quando la geometria è complessa, le leghe sono esigenti o la cosmetica deve essere vicina alla rete. La scelta giusta dipende dal volume, dalla lega, dalla tolleranza e dalle priorità di finitura.

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