TL;DR

I segni di flusso sulle superfici ottenute per pressofusione sono linee, striature o motivi visibili che indicano un flusso irregolare del metallo fuso durante il processo di riempimento dello stampo. Sono causati principalmente dalla solidificazione prematura dovuta a fattori come temperatura dello stampo troppo bassa, velocità di riempimento inadeguata o progettazione difettosa dello stampo. La risoluzione di questi difetti richiede un aggiustamento sistematico dei parametri del processo, l'ottimizzazione della temperatura dello stampo e il perfezionamento del sistema di alimentazione al fine di garantire un riempimento dello stampo uniforme e regolare.

Comprensione dei Segni di Flusso: Definizione e Identificazione Visiva

Nel processo di pressofusione, il raggiungimento di una finitura superficiale perfetta è un obiettivo primario. Tuttavia, possono verificarsi diversi difetti, tra cui le striature di flusso, uno dei più comuni. Le striature di flusso, talvolta chiamate linee di flusso, sono imperfezioni superficiali che si presentano come linee non direzionali, striature o vene. Questi motivi, che possono assomigliare a una mappa geografica, ripercorrono il percorso seguito dal metallo fuso durante il riempimento della cavità dello stampo. Sebbene si tratti generalmente di difetti superficiali, sono spesso visibili e possono essere percepiti al tatto, indicando un'irregolarità nella superficie del getto.

La formazione dei segni di flusso è una questione di dinamica termica e meccanica dei fluidi. Si verificano quando diversi flussi di metallo fuso all'interno dello stampo non si uniscono perfettamente. Questo accade perché una parte del metallo liquido solidifica prematuramente mentre il resto è ancora in movimento. Quando il metallo ancora fuso scorre su queste sezioni parzialmente solidificate, si creano giunzioni imperfette e linee visibili sulla superficie. Non si tratta di crepe, ma di evidenze di un processo di riempimento turbolento o interrotto, in cui i fronti del metallo non si sono fusi in modo continuo.

L'identificazione visiva dei segni di flusso è il primo passo per diagnosticare il problema. I tecnici del controllo qualità cercano caratteristiche specifiche per distinguerli da altri difetti. Gli indicatori visivi principali includono:

• Strie o Linee: L'aspetto più comune è costituito da linee lisce, leggermente ondulate, che si distinguono dalla texture del metallo di base.
• Pattern Non Direzionali: A differenza di un graffio, che ha una direzione ben definita, i segni di flusso spesso appaiono come motivi a vortice o sinuosi.
• Variazione di colore: I segni possono presentare una tonalità leggermente diversa o un livello di lucentezza differente rispetto alla superficie circostante.
• Luogo: Appaiono spesso vicino al canale d'ingresso o nei punti in cui si incontrano più flussi di metallo fuso.

È importante distinguere i segni di flusso da altri difetti come le crepe da calore. I segni da cricca termica sono microfessure superficiali nel getto causate dalla fatica termica dello stampo stesso, non da problemi nel flusso del metallo durante un singolo ciclo. Comprendere queste differenze è fondamentale per applicare le corrette azioni correttive.

Le cause principali dei segni di flusso nella pressofusione

I segni di flusso non sono causati da un singolo problema, ma piuttosto da una combinazione di fattori legati ai parametri del processo, alla progettazione dello stampo e alla gestione del materiale. Una diagnosi accurata richiede l'analisi dell'intero processo di pressofusione. Le cause principali derivano da condizioni che favoriscono un raffreddamento prematuro o irregolare della lega fusa durante il riempimento della cavità dello stampo.

Uno dei fattori più significativi è la temperatura, sia dello stampo che del metallo fuso. Una temperatura bassa dello stampo è una causa frequente; ad esempio, una temperatura inferiore a 180°C per le leghe di alluminio o a 90°C per le leghe di zinco può provocare un rapido raffreddamento del metallo al contatto con le pareti dello stampo. Analogamente, se il metallo fuso non è alla temperatura ottimale, la sua viscosità aumenta, ostacolando un flusso uniforme e impedendo la corretta fusione di fronti di colata separati. Ciò provoca le caratteristiche striature e linee sul pezzo finito.

La dinamica con cui il metallo viene iniettato nello stampo è altrettanto fondamentale. Una velocità di riempimento errata può compromettere il processo. Se la velocità è troppo bassa, il metallo ha troppo tempo per raffreddarsi prima che la cavità sia piena, causando chiusure a freddo e segni di flusso. Al contrario, se la velocità è troppo elevata, può generare turbolenza, intrappolando aria e impedendo un flusso laminare, il che provoca comunque difetti superficiali. L'obiettivo è riempire la cavità il più rapidamente possibile senza introdurre turbolenza, un equilibrio delicato che richiede un controllo preciso.

Oltre ai parametri del processo, la progettazione fisica dello stampo e dei suoi componenti svolge un ruolo fondamentale. Un sistema di alimentazione e canali mal progettato è una causa comune di problemi di flusso. I punti d'iniezione troppo piccoli o posizionati in modo improprio possono ostacolare il flusso o creare getti, mentre gli angoli vivi nel sistema di canali possono generare turbolenze. Inoltre, una ventilazione inadeguata impedisce all'aria intrappolata e ai gas di fuoriuscire dalla cavità durante l'ingresso del metallo. Quest'aria intrappolata agisce come una barriera, interrompendo il percorso di scorrimento del metallo e causando imperfezioni sulla superficie. Infine, l'applicazione di agenti distaccanti o rivestimenti per lo stampo deve essere gestita con attenzione. Un rivestimento eccessivo o applicato in modo irregolare può interferire con il flusso del metallo e influenzare la temperatura superficiale dello stampo, contribuendo alla formazione di segni di flusso.

Soluzioni consolidate e strategie preventive

Per eliminare efficacemente i segni di deflusso è necessario un approccio sistematico che affronti le cause profonde identificate nella fase diagnostica. Le soluzioni comprendono l'adeguamento dei parametri di processo, la modificazione dei potenziali stampi e l'attuazione di strategie di progettazione preventiva. Le modifiche più immediate e spesso efficaci sono apportate alle impostazioni della macchina.

La prima linea di difesa e' ottimizzare le temperature. Aumentando la temperatura dello stampo, il metallo fuso rimane fluido più a lungo, consentendo ai diversi fronti di flusso di fondersi senza soluzione di continuità prima della solidificazione. Come raccomandato da fonti come Casting Minghe , mantenere temperature superiori a 180°C per l'alluminio e comprese tra 90-150°C per lo zinco è un buon punto di partenza. La regolazione della temperatura del metallo fuso può inoltre migliorare la fluidità. Oltre alla temperatura, è fondamentale ottimizzare la velocità di riempimento. Ciò implica trovare la giusta velocità di iniezione per assicurare che la cavità si riempia completamente prima che una parte qualsiasi del metallo solidifichi, senza causare turbolenze eccessive. L'ottimizzazione di questi parametri è spesso un processo iterativo volto a trovare l'equilibrio ottimale per un particolare pezzo e stampo.

Se la regolazione dei parametri di processo non è sufficiente, l'attenzione deve spostarsi sullo stampo stesso. La progettazione del sistema di alimentazione è fondamentale. Ciò può comportare la modifica della sezione trasversale o della posizione dell'ugello per migliorare lo stato di flusso del metallo all'ingresso della cavità. L'ampliamento delle gole di trabocco e il miglioramento dei sistemi di sfiato possono inoltre creare un percorso attraverso cui l'aria intrappolata e il metallo più freddo possono fuoriuscire, garantendo un riempimento più uniforme. Inoltre, l'applicazione degli agenti distaccanti deve essere controllata con attenzione affinché sia sottile e uniforme, evitando interferenze con il flusso del metallo. La tabella seguente riassume un approccio basato su problemi e soluzioni:

Per una prevenzione a lungo termine, specialmente durante lo sviluppo di nuovi componenti, la tecnologia moderna offre strumenti potenti. L'utilizzo di software di simulazione del flusso nello stampo durante la fase di progettazione è una misura preventiva altamente efficace. Come osservato dagli esperti di Bruschi questi programmi possono prevedere come il metallo fluirà all'interno dello stampo, identificando aree problematiche in cui potrebbero verificarsi segni di flusso prima ancora che venga tagliato l'acciaio. Ciò consente agli ingegneri di ottimizzare virtualmente i sistemi di alimentazione, canali e raffreddamento, risparmiando tempo e costi significativi prevenendo i difetti fin dall'inizio.

Impatto della progettazione dello stampo e della scelta dei materiali sui segni di flusso

Sebbene gli operatori possano regolare i parametri del processo sul pavimento della fabbrica, le soluzioni più efficaci per prevenire le striature di flusso sono spesso incorporate nella progettazione iniziale dello stampo e nella selezione della lega per la fusione. Questi elementi fondamentali determinano le condizioni essenziali in base alle quali il metallo fuso scorre e solidifica, risultando quindi cruciali per ottenere finiture superficiali di alta qualità in modo costante.

Uno stampo progettato correttamente è l'elemento fondamentale per ottenere fusioni prive di difetti. Il sistema di alimentazione—comprendente bocchello, canali di distribuzione e incastellature—deve essere progettato per far arrivare il metallo fuso nella cavità in modo controllato e senza turbolenze. Le migliori pratiche nella progettazione degli stampi, evidenziate da risorse come Prototool , sottolineare transizioni fluide, canali di dimensioni adeguate e posizioni delle bocche di ingresso che favoriscono un riempimento uniforme. Altrettanto importante è il sistema di sfiato e trabocco. Gli sfiati sono canali piccoli che permettono all'aria intrappolata nella cavità di fuoriuscire mentre il metallo entra. Senza uno sfiato adeguato, questa aria intrappolata può causare una contropressione, interrompendo il flusso e provocando difetti come segni di flusso e porosità.

La selezione del materiale svolge anche un ruolo delicato ma importante. Diverse leghe per la pressofusione, come lo zinco (Zamak) rispetto all'alluminio (ad esempio A380), presentano caratteristiche termiche e di scorrevolezza differenti. Le leghe di zinco generalmente hanno punti di fusione più bassi e una maggiore fluidità, il che può renderle più tolleranti in determinate situazioni. Tuttavia, ogni lega ha un proprio intervallo ideale di temperatura, pressione e velocità di colata. Comprendere queste proprietà è essenziale per adattare sia la progettazione dello stampo sia i parametri del processo al fine di prevenire difetti legati allo scorrimento. Anche la composizione chimica della lega, inclusi il contenuto di silicio o magnesio, può influenzarne il comportamento durante la solidificazione e la suscettibilità a determinati difetti.

In definitiva, prevenire i difetti superficiali significa applicare un'ingegneria precisa dall'inizio alla fine. Questo principio va oltre la fusione in pressofusione, includendo altri metodi di produzione ad alte prestazioni. Ad esempio, nel settore dei componenti automobilistici, processi come la forgiatura a caldo richiedono un controllo meticoloso del flusso del materiale per garantire l'integrità strutturale e superfici impeccabili. Le aziende specializzate nella produzione di precisione, come Tecnologia del metallo di Shaoyi (Ningbo) , costruiscono la propria reputazione sul dominio di questi processi complessi per applicazioni critiche come i componenti forgiati per autoveicoli, dove la qualità è imprescindibile. L'uso di simulazioni avanzate, progettazione interna degli stampi e controlli rigorosi della qualità sono elementi distintivi dell'impegno verso la produzione di componenti privi di difetti, siano essi fusi o forgiati.

Domande frequenti

1. Cos'è il criccatura termica nella pressofusione?

I segni di calore sono piccole fessure a forma di ragnatela che compaiono sulla superficie di un componente pressofuso. A differenza dei segni di flusso, causati da problemi nel flusso del metallo fuso durante un singolo ciclo, il fenomeno del heat checking è dovuto a fatica termica nell'acciaio dello stampo stesso. Dopo numerosi cicli di riscaldamento e raffreddamento, la superficie dello stampo sviluppa delle microfessurazioni, che vengono poi trasferite su ogni pezzo prodotto con tale stampo. Si tratta di un segnale di usura dello stampo, non di un problema legato ai parametri di processo.

2. Come risolvere i segni di flusso nella stampaggio a iniezione?

Sebbene questo articolo si concentri sulla pressofusione, i segni di flusso si verificano anche nello stampaggio a iniezione di materie plastiche per motivi simili. Le soluzioni sono concettualmente analoghe: aumentare la temperatura dello stampo e della plastica fusa per migliorare il flusso, ottimizzare la velocità e la pressione di iniezione per garantire un riempimento uniforme dello stampo, e modificare la progettazione dello stampo allargando le bocche di ingresso o i canali di alimentazione. Aumentare la pressione di retroazione può inoltre aiutare a garantire un'omogenea compattazione del materiale, prevenendo difetti legati al flusso.