PROCESSO DI COLATA MEDIANTE MODELLI DI GASIFICAZIONE (SHELL CASTING) 

La fusione in conchiglia è adatta per la produzione in grandi volumi di parti in ghisa duttile, acciaio e leghe di alluminio ad alta precisione di piccole e medie dimensioni, inclusa la produzione in grandi volumi di corpi valvola di precisione e alloggiamenti per ingranaggi in ghisa duttile QT400-18 e QT600-3. La precisione dimensionale e la qualità superficiale dei pezzi fusi prodotti con questo processo sono significativamente superiori a quelli realizzati utilizzando sabbia di argilla e sabbia di resina convenzionale presa a freddo.

Principio di formazione della conchiglia

La sabbia rivestita è realizzata utilizzando una resina fenolica solida pre-rivestita sui granelli di sabbia. Quando la sabbia rivestita a secco entra in contatto con utensili metallici caldi a temperature di 180-250°C, la resina superficiale si scioglie e subisce una reazione di reticolazione sotto l'azione dell'indurente, formando un sottile guscio di sabbia duro, infusibile e insolubile. La sabbia sciolta non riscaldata può essere rigenerata e riutilizzata. Durante la colata, il guscio sottile si riscalda, la resina brucia e si decompone e lo stampo collassa spontaneamente, garantendo una facile estrazione e pulizia dei getti.

Formulazione della materia prima per sabbia rivestita specificatamente progettata per la fusione in conchiglia

Sabbia base: sabbia quarzosa lavata arrotondata con contenuto di argilla ≤ 0,3%; Per le fusioni di acciaio, viene utilizzata sabbia di zirconio o sabbia di cromite per prevenire difetti di dilatazione.

Legante: resina fenolica termoplastica aggiunta in quantità pari all'1,0–3,0% in peso di sabbia (specialmente per la colata in conchiglia).

Indurente: esametilentetrammina (HMTA), aggiunta in una quantità pari al 10–15% in peso della resina.

Lubrificazione: stearato di calcio per migliorare la fluidità della sabbia ed evitare che si attacchi alle attrezzature.

Additivi funzionali: additivi a basso rilascio di gas e anticarburanti aggiunti in tracce secondo necessità.

Differenza chiave: La sabbia resinosa indurente a freddo viene miscelata direttamente in cantiere (sabbia base + resina liquida + indurente vengono miscelati immediatamente prima dell'uso). La sabbia rivestita per la fusione in conchiglia è una sabbia secca prodotta commercialmente; In loco richiede solo calore per lo stampaggio, nessuna miscelazione della resina in loco.

1 Preparazione dell'attrezzatura metallica

Le forme a molla in acciaio o lega di alluminio lavorate con precisione sono dotate di canali di riscaldamento integrati per mantenere una temperatura costante di 180–250°C. La precisione dell'attrezzatura determina direttamente le tolleranze dimensionali dei getti, con ritiro e tolleranze di lavorazione prese in considerazione in anticipo.

2 Levigatura e shell moulding

Invertire la tramoggia per coprire completamente la superficie dell'utensile metallico caldo con sabbia rivestita.

Attendere 60-120 secondi per polimerizzare lo strato superficiale di sabbia sull'utensile e formare un guscio sottile e uniforme.

Capovolgere lo strumento e scaricare la sabbia rivestita e sciolta non riscaldata per un ricircolo completo, lasciando solo il guscio di sabbia indurito attaccato alla superficie dello strumento.

3 Guarigione completa secondaria

Sottili gusci di sabbia vengono inviati al forno per un ulteriore riscaldamento per completare la reticolazione della resina, eliminando le tensioni interne, prevenendo la sfaldamento e la rottura durante la colata e aumentando la resistenza a secco complessiva.

4 Rimozione guscio, assemblaggio e rinforzo dello stampo

Rimozione dei gusci di sabbia indurita dall'attrezzatura per ottenere le metà del guscio superiore e inferiore. Allineamento, incollaggio e fissaggio delle due metà. Per getti con pareti relativamente spesse, lo stampo a conchiglia viene posto in un pallone e riempito con riempitivo di supporto per evitare che il guscio si espanda e si deformi durante la colata.

5 Sciogliere e versare

La ghisa fusa, l'acciaio e le leghe di alluminio vengono colate uniformemente alle temperature di processo specificate. La cavità densa e liscia a forma di conchiglia presenta un rilascio controllato di gas, che riduce significativamente i difetti tra cui soffiature, segni di bruciatura e penetrazione del metallo.

6 Raffreddamento, estrazione e pulizia

Dopo che i getti si sono completamente raffreddati, il film di resina perde la sua forza adesiva a causa della carbonatazione ad alte temperature e il guscio di sabbia collassa spontaneamente. I getti possono essere separati mediante vibrazione. Dopo la granigliatura, sulle superfici rimane solo una piccola quantità di sabbia residua, che richiede un sovrametallo di lavorazione minimo.

7 Rigenerazione della sabbia di scarto

La sabbia di scarto è ricoperta da residui di resina carbonizzata, che devono essere rimossi mediante cottura ad alta temperatura a temperature superiori a 700°C per la rigenerazione. La sabbia bonificata fornisce prestazioni costanti, ma il consumo di energia e i costi di capitale per la bonifica sono più elevati rispetto alla sabbia argillosa.

Differenze chiave: fusione in conchiglia rispetto alla tradizionale sabbia di resina indurente a freddo

Meccanismo di polimerizzazione:

Colata in conchiglia: polimerizzazione termica; stampaggio rapido in pochi secondi o minuti utilizzando stampi in metallo caldo.

Sabbia resinosa indurente a freddo: autoindurente chimicamente nell'ambiente; polimerizzando a temperatura ambiente con catalizzatori, il ciclo di stampaggio dura decine di minuti.

Forma:

Colata in conchiglia: sottile conchiglia cava di sabbia di 6-20 mm di spessore, consumo di sabbia estremamente basso.

Sabbia resinosa indurente a freddo: forma pesante in un unico pezzo con elevato consumo di sabbia.

Attrezzatura:

Colata in conchiglia: stampi metallici riscaldati ad alta precisione con elevati costi di capitale.

Sabbia di resina indurente a freddo: sono accettabili stampi in legno o metallo, non è necessario il riscaldamento.

Applicabilità alla produzione:

Fusione in conchiglia: linee automatizzate per la produzione in serie di particolari di piccola e media precisione.

Sabbia resinosa indurente a freddo: produzione singola e su piccola scala di grandi getti a pareti spesse.

Precisione della superficie:

Fusione in conchiglia: classe di tolleranza CT7–CT9, rugosità superficiale Ra6,3–12,5 micron, chiara formazione di cavità interne complesse a pareti sottili.

Sabbia resinosa indurente a freddo: classe di tolleranza CT9–CT11, qualità superficiale inferiore alla fusione in conchiglia.

Vantaggi della fusione in conchiglia

1 L'elevata precisione dimensionale e l'eccellente qualità della superficie riducono significativamente i sovrametalli e i costi di lavorazione.

2  La sabbia asciutta non contiene umidità, riducendo al minimo i difetti dei fori di gas nella cavità dello stampo, ideale per parti di precisione come corpi di valvole idrauliche e passaggi di fluidi.

3 Le eccellenti proprietà di eliminazione dei gusci di sabbia eliminano l'adesione e l'intasamento della sabbia in fori profondi e difficili e cavità interne poco profonde, migliorando notevolmente l'efficienza della pulizia.

4 Elevata velocità di stampaggio: ogni ciclo dura solo pochi minuti, compatibile con la produzione batch automatizzata.

5 I gusci di sabbia induriti possono essere conservati a lungo senza assorbire umidità o deformarsi, garantendo flessibilità nella pianificazione della produzione.

Limitazioni del processo

1 Il costo totale della sabbia rivestita e degli stampi metallici riscaldati è significativamente superiore a quello della sabbia di argilla e della sabbia resinosa indurita a freddo.

2La limitata resistenza strutturale dei gusci di sabbia rende il processo inadatto per getti pesanti con spessori di parete superiori a 50 mm.

3 Durante la decomposizione ad alta temperatura della resina, vengono rilasciati gas di scarico irritanti, che richiedono l'installazione di apparecchiature ausiliarie per raccogliere e purificare i gas di scarico.

4 Per rigenerare la sabbia di scarto è necessaria la tostatura ad alta temperatura, che comporta un elevato consumo di energia e costi operativi.

Applicazioni tipiche

Parti in ferro duttile (QT400-18, QT600-3): blocchi valvole idrauliche, alloggiamenti degli ingranaggi, staffe del telaio.

Componenti automobilistici: testate motore, collettori di aspirazione e scarico, sedi paraolio.

Fusioni in acciaio di piccole e medie dimensioni: corpi valvola, perni di precisione per macchine edili.

Componenti in lega di alluminio di precisione a parete sottile: alloggiamenti per pompe dell'acqua, alloggiamenti per motori elettrici.