Fusione di leghe di alluminio: processi di produzione, caratteristiche e selezione
Sep 11, 2025
Perché le leghe di alluminio fuso
I getti in lega di alluminio combinano leggerezza, buona conduttività termica ed elettrica e la capacità di formare geometrie interne complesse che la lavorazione non può produrre economicamente. Le leghe da colata più comuni includono A356 (Al-Si7Mg), che è trattabile termicamente-e saldabile; A380 (Al-Si8Cu3), che offre un'eccellente pressocolabilità-; e ADC12, il cavallo di battaglia della pressofusione ad alta-pressione in Asia. I processi di fusione differiscono principalmente in termini di materiale dello stampo, pressione, tolleranza ottenibile, finitura superficiale e volume di produzione, quindi la scelta del processo è una decisione di costo-e-qualità tanto quanto tecnica.
Colata in sabbia
La fusione in sabbia forma lo stampo da sabbia compattata legata con argilla o resina, con un disegno che viene rimosso prima della colata. È il processo più flessibile: è possibile produrre quasi tutte le leghe, dimensioni e quantità, gli utensili sono poco costosi e le modifiche al design sono facili. La tolleranza dimensionale è relativamente ampia, tipicamente più/meno da 0,5 a 1,5 mm a seconda delle dimensioni, e la finitura superficiale è ruvida, da Ra 6,3 a 25 micrometri circa, quindi sono necessarie caratteristiche lavorate a macchina sulle superfici funzionali. I getti in sabbia sono soggetti a porosità e difetti di inclusione a meno che le porte e le colonne montanti non siano progettate attentamente. Rimane il processo standard per alloggiamenti di grandi dimensioni, prototipi e produzione a basso-volume.
Colata di investimento
La fusione a cera persa, chiamata anche fusione a cera persa-, crea un modello in cera, lo riveste con diversi strati di impasto refrattario per formare un guscio ceramico, quindi scioglie la cera e versa il metallo nel guscio cotto. Lo stampo non ha una linea di giunzione, quindi sono possibili parti di forma quasi-netta-con dettagli intricati, pareti sottili fino a circa 1,5 mm e finiture superficiali fini con Ra da 1,6 a 3,2 micrometri. Tolleranze più/meno da 0,1 a 0,25 mm sono tipiche per i pezzi di piccole dimensioni. I costi per utensili e per pezzo sono più elevati rispetto alla fusione in sabbia, il che rende la fusione a cera persa economica per componenti complessi e di alto valore nel settore aerospaziale, della difesa e delle apparecchiature mediche, dove i risparmi di lavorazione compensano il premio.
Pressofusione ad alta-pressione
La pressofusione inietta l'alluminio fuso in uno stampo di acciaio temprato ad alta velocità e pressione, producendo parti con eccellente consistenza dimensionale, superfici lisce e pareti sottili da 1 a 4 mm. I tempi di ciclo sono misurati in secondi, quindi la pressofusione è il processo per la produzione in serie di alloggiamenti per automobili, elettrodomestici ed elettronica; A380 e ADC12 sono le leghe standard per la loro fluidità e resistenza alla criccatura a caldo. La porosità dovuta all'aria intrappolata è la limitazione principale: le parti-a tenuta di pressione possono richiedere la pressofusione assistita dal vuoto-o la successiva impregnazione e le leghe utilizzate non sono generalmente saldabili o adatte a temperature di servizio elevate superiori a circa 150 gradi Celsius.
Stampo permanente e colata-a bassa pressione
La fusione in stampo permanente (stampo per gravità) versa il metallo in uno stampo riutilizzabile in acciaio o ghisa- sotto gravità. Produce parti più dense e resistenti rispetto alla fusione in sabbia con una migliore finitura superficiale e tolleranze più strette e funziona bene con leghe trattabili termicamente-come l'A356. Lo spessore della parete superiore a circa 8 mm è un minimo pratico per un'alimentazione affidabile nella fusione a gravità, in linea con la regola pratica utilizzata da molte fonderie. La colata a bassa-pressione aggiunge una pressione d'aria controllata per riempire lo stampo dal basso, migliorando l'alimentazione e consentendo componenti a-pareti sottili e a tenuta di pressione-come i cerchi in lega; è il processo intermedio tra la gravità e la pressofusione sia in termini di costi che di capacità.
Confronto e selezione dei processi
| Processo | Tolleranza tipica | Finitura superficiale Ra (um) | Parete minima (mm) | Adattamento del volume | Costo relativo dell'attrezzatura |
|---|---|---|---|---|---|
| Colata in sabbia | +/- 0.5 - 1.5 mm | 6.3 - 25 | 3 - 5 | Da basso a medio | Basso |
| Colata di investimento | +/- 0.1 - 0.25 mm | 1.6 - 3.2 | 1.5 | Da basso a medio | Medio |
| Muffa permanente | +/- 0.3 - 0.8 mm | 3.2 - 6.3 | 8 (tipico) | Medio | Medio |
| Pressofusione ad alta-pressione | +/- 0.1 - 0.3 mm | 0.8 - 1.6 | 1 - 4 | Alto | Alto |
| Colata a bassa-pressione | +/- 0.2 - 0.5 mm | 3.2 - 6.3 | 2.5 | Da medio ad alto | Alto |
Seleziona la fusione in sabbia per prototipi, parti di grandi dimensioni e volumi ridotti; fusione a cera persa per parti complesse dalla forma quasi-netta-con pareti sottili; stampo permanente o colata a bassa-pressione per parti strutturali di medio-volume che necessitano di resistenza e tenuta alla pressione; e pressofusione ad alta-pressione per parti a pareti-sottili,-volumi elevati e tolleranze strette.
Operazioni post-casting
La maggior parte dei getti strutturali ricevono un trattamento termico T6: trattamento in soluzione vicino a 540 gradi Celsius, tempra in acqua e invecchiamento artificiale vicino a 155-175 gradi Celsius, che raddoppia all'incirca la resistenza allo snervamento dell'A356. A seconda dell'applicazione seguono la lavorazione meccanica, le prove di pressione e i trattamenti superficiali come l'anodizzazione, la verniciatura a polvere o la cromatazione. L'ispezione include in genere la tomografia a raggi X-o la tomografia computerizzata per la porosità interna nelle parti aerospaziali, coloranti penetranti per crepe superficiali e la verifica dimensionale rispetto al modello di fusione approvato.
Domande frequenti
Quale processo di fusione dell'alluminio è più economico per piccole quantità?
La fusione in sabbia ha il costo di attrezzatura più basso ed è la più economica per prototipi e piccoli lotti; il costo unitario diminuisce con il volume e la pressofusione diventa più economica al di sopra di circa 10.000 parti all'anno.
Qual è la differenza tra microfusione e pressofusione?
La fusione a cera persa utilizza un guscio in ceramica usa e getta e si adatta a parti complesse di volume--medio-medio-con finitura fine e pareti sottili; la pressofusione utilizza uno stampo in acciaio riutilizzabile e si adatta a parti ad alto-volume con tempi di ciclo rapidi ma costi di attrezzaggio più elevati.
I getti pressofusi di alluminio possono essere trattati termicamente?
La maggior parte delle leghe per pressofusione-come A380 e ADC12 non sono trattabili termicamente-per ottenere un'elevata resistenza perché si formano bolle di gas intrappolate durante il trattamento della soluzione; le fusioni a gravità e a bassa-pressione dell'A356 sono quelle normalmente sottoposte a trattamento T6.
Quale spessore della parete è consigliato per la fusione dell'alluminio?
Le pareti minime sono di circa 1-1,5 mm per la fusione a stampo e a cera persa, da 2,5 a 3 mm per la fusione a bassa-pressione e in sabbia e circa 8 mm o più per le parti di stampi permanenti a gravità per garantire un'alimentazione sana.
Perché A356 e A380 sono le leghe da colata più comuni?
L'A356 offre eccellente colabilità oltre a-resistenza trattabile termicamente e saldabilità per le parti strutturali; L'A380 combina elevata fluidità, buone proprietà meccaniche e basso costo per pressofusioni ad alto-volume.
La porosità è evitabile nei getti di alluminio?
La porosità può essere ridotta al minimo, ma non sempre eliminata: controllare la qualità della fusione, il punto di iniezione e la solidificazione, utilizzare il riempimento tramite vuoto-o a bassa-pressione per le parti-a tenuta di pressione e applicare l'impregnazione quando è necessario escludere perdite.
