Formatura con modelli a perdere (Lost foam)

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La promozione di tecniche per lo sviluppo sostenibile in Emilia-Romagna
a cura di
Schede descrittive delle opzioni di miglioramento
Formatura con modelli a perdere (Lost foam)
Descrizione
Il processo Lost Foam (a “schiuma persa”)1 prevede la preparazione di un modello in schuima
di polistirene espanso (polistirolo) o di polimetilmetacrilato avente esattamente la forma del
pezzo da colare. Il modello viene opportunamente verniciato al fine di ottenere una superficie
liscia, rivestito con uno strato ceramico e quindi annegato in una massa di sabbia secca non
agglomerata o altro materiale refrattario dalle idonee caratteristiche. Attraverso un sistema di
alimentazione che viene collegato al modello prima di inserirlo nella massa di sabbia viene
introdotto, in fase di colata, il metallo fuso che, producendo la volatilizzazione del polistirolo o
del polimetilmetacrilato, va a riempire la cavità che si produce. Il metallo, solidificandosi,
assume la forma del modello che viene mantenuta intatta dal rivestimento ceramico.
Lo strato ceramico applicato al modello incide su varie caratteristiche del processo e del
prodotto ottenuto quali: la rigidità del modello, la velocità di riempimento in fase di colata,
l’eliminazione dei prodotti di decomposione del materiale costituente il modello quando questo
viene in contatto con il metallo fuso, il controllo dello scambio termico tra metallo e materiale
di formatura (sabbia o altro refrattario in cui è inserito il modello), la presenza di difetti sul
getto.
La tecnica lost foam comporta notevoli vantaggi produttivi:
•
eliminazione delle anime a perdere previste nella colata con sabbia o delle anime estraibili
previste dalla pressofusione;
•
facilitazione dei trattamenti di sbavatura e finitura grazie all’assenza dei giunti di colata;
•
basso costo di fabbricazione e di esercizio, contenuto costo di investimento (in funzione
delle buone garanzie di durata);
•
possibilità di automatizzare il processo;
•
alta produttività.
Vantaggi ambientali
Dal punto di vista ambientale la tecnica lost foam presenta minori inconvenienti rispetto ad
altri sistemi di colata con forme e/o anime a perdere. Le forme e le anime a perdere indurite
mediante l’utilizzo di leganti chimici (resine) contengono composti che generano rilasci di
emissioni in fase di colata e che permangono come contaminanti delle terre e delle sabbie
usate (per cui sono necessari procedimenti di rigenerazione per poter riciclare tali materiali
inerti per nuove produzioni oppure, in caso di invio a smaltimento, occorre procedere ad una
precisa caratterizzazione del rifiuto).
La sabbia usata nel sistema a schiuma persa, invece, non contiene leganti e non genera
emissioni in fase di colata e raffreddamento. Dopo la distaffatura dei getti la sabbia, non
presentando contaminanti, può essere direttamente riutilizzata per altri cicli fino a quando non
diviene non più idonea all’impiego a causa di un’eccessiva polverizzazione. A questo punto può
essere destinata all’interramento in discarica.
Il consumo energetico complessivo della tecnica lost foam è significativamente minore rispetto
ai tradizionali sistemi di produzione dei getti.
L'unico sottoprodotto del processo a “schiuma a perdere” da tenere sotto controllo è dato dai
fumi prodotti dalla pirolisi del polistirene e del polimetilmetacrilato utilizzati per creare il
modello a perdere. Si tratta di composti organici che necessitano post combustione.
Campo d’applicazione
La tecnica lost foam è solitamente impiegata nelle produzioni in serie di pezzi con dimensioni
medio-piccole ma può essere utilizzata anche per colare pezzi di notevole grandezza, secondo
1
Il processo a “schiuma persa” rappresenta la variante “moderna” del più antico sistema a “cera persa” in cui veniva
impiegato un modello costituito di cera che veniva liquefatto e sostituito dal metallo in fase di colata.
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la disponibilità delle attrezzature. Il processo si presta alla realizzazione di qualunque tipo di
getto cavo dai contorni irregolari (tanto più che l'uso di attrezzature di alluminio lo rende meno
costoso del procedimento di colata in conchiglia). E’ particolarmente indicato per la produzione
di pezzi con forme complesse e irregolari.
Il modello di materiale espanso fatto in un solo pezzo può consentire sottoquadri che non
impediscono la sua estrazione dalla conchiglia data la relativa deformabilità del materiale.