I 20 principali difetti superficiali della pressofusione (e come risolverli)

Comprensione e identificazione difetti superficiali della pressofusione è una sfida primaria nella pressofusione ad alta pressione (HPDC). Sebbene l'obiettivo sia ottenere una finitura superficiale impeccabile, il processo è una complessa interazione di alte temperature, pressioni estreme, fluidodinamica del metallo fuso e attrezzature complesse. Questa complessità fa sì che le imperfezioni superficiali rappresentino un ostacolo comune.

Identificare un difetto è solo il primo passo. Il vero valore risiede nel comprenderne la causa principale, che sia dovuta al materiale, ai parametri di processo o allo stampo stesso, e nell'implementare una soluzione sistematica ed efficace.

Questa guida completa descrive in dettaglio 20 dei più comuni difetti superficiali della pressofusioneSulla base di una diagnosi approfondita, esploreremo il fenomeno, le cause principali e le soluzioni attuabili per ciascuno di essi, fornendo un quadro professionale per la risoluzione dei problemi.

Uno sguardo più da vicino ai difetti superficiali comuni della pressofusione

Ecco una ripartizione dettagliata di 20 difetti comuni, le loro cause e le soluzioni.

1.Flusso freddo (giri freddi)

Che cosa è:

Un difetto di colata a freddo, noto anche come "cold lap", è un'imperfezione superficiale caratterizzata da motivi o giunzioni irregolari e lineari. Si verifica quando due o più flussi di metallo fuso, che hanno già iniziato a raffreddarsi e a perdere fluidità, si incontrano all'interno della cavità dello stampo ma non riescono a fondersi completamente. Queste giunzioni possono essere segni superficiali superficiali poco profondi o, nei casi più gravi, possono estendersi attraverso la parete del getto, compromettendo significativamente l'integrità strutturale del pezzo. Queste aree mostrano spesso una tendenza a fratturarsi se sottoposte a forze esterne.

Cause comuni:

• Temperature inadeguate: La causa principale è un calore insufficiente. Può trattarsi di una temperatura di colata del metallo fuso troppo bassa o di una temperatura dello stampo inferiore al suo intervallo operativo ottimale.
• Composizione della lega: La composizione chimica della lega potrebbe non essere conforme alle specifiche, con conseguente scarsa fluidità (ad esempio, basso contenuto di eutettico).
• Gating e percorso del flusso: Una posizione non idonea del punto di iniezione o un percorso di flusso eccessivamente lungo possono causare un raffreddamento eccessivo del metallo prima che la cavità sia completamente riempita. I flussi di metallo costretti a ramificarsi e scorrere attorno a caratteristiche complesse sono altamente vulnerabili.
• Dinamica di riempimento inefficiente: Una velocità di riempimento (velocità di iniezione) troppo bassa non garantisce una velocità sufficiente a garantire una fusione corretta. Questo problema è spesso aggravato da una ventilazione inadeguata, che intrappola l'aria e impedisce ai frontali metallici di incontrarsi.
• Bassa pressione specifica: Una pressione di intensificazione insufficiente (pressione specifica) non riesce a forzare adeguatamente i due fronti metallici di raffreddamento insieme nel loro punto di incontro.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare i segnali visivi: Se la superficie della fusione appare scura, annerita o presenta evidenti motivi vorticosi che accompagnano la giunzione, è un forte indicatore di basse temperature.

• Soluzione: Aumentare opportunamente la temperatura di colata del metallo fuso e la temperatura dello stampo. Assicurarsi che i riscaldatori dello stampo funzionino correttamente.

2. Analizza la fluidità della lega:

• Soluzione: Verificare la composizione della lega rispetto agli standard dei materiali. Regolare la lega o passare a un grado con una migliore fluidità se la composizione attuale non è adatta al progetto del componente.

3. Valutare il gating e il flusso: Osservate lo schema del flusso freddo: quasi sempre indicherà il punto in cui si incontrano i flussi metallici.

• Soluzione: Modificare il sistema di iniezione. Ciò potrebbe comportare la modifica della posizione dell'iniezione per migliorare il percorso di riempimento, l'aumento della sezione trasversale dell'iniezione o l'aggiunta di troppopieni e sfiati nel punto esatto del difetto per estrarre il metallo freddo e l'aria intrappolata dalla cavità.

4. Valutare la velocità di riempimento: Se il pezzo presenta anche segni di irregolarità o una finitura opaca, la velocità di riempimento potrebbe essere troppo bassa.

• Soluzione: Aumentare la velocità di iniezione ad alta pressione (velocità della seconda fase) per riempire la cavità più velocemente, assicurando che i flussi di metallo si incontrino mentre sono ancora completamente fusi.

5. Controllare la pressione: Se il getto risulta leggero o presenta segni di porosità, il pezzo non è denso.

• Soluzione: Aumentare la pressione specifica (intensificazione) per garantire che la fusione sia adeguatamente compattata e per forzare la fusione delle parti frontali in metallo.

2. (Graffi o segni di trascinamento)

Che cosa è:

Le deformazioni, più comunemente note come segni di trascinamento o graffi, sono linee o solchi sulla superficie del getto, orientati parallelamente alla direzione di espulsione. Sono causate dall'adesione o dallo strisciamento della superficie del getto contro la parete dello stampo durante l'espulsione. Nei casi lievi, si tratta di linee superficiali (saldatura); nei casi più gravi, possono trasformarsi in solchi profondi (grippaggio).

Cause comuni:

• Progettazione dello stampo: Angolo di sformo (conicità) insufficiente nella cavità dello stampo o sui nuclei.
• Danni alla muffa: Graffi, intaccature o erosione sulle superfici della cavità o del nucleo.
• Incollaggio della lega (saldatura): La lega fusa (in particolare l'alluminio) si lega chimicamente all'acciaio dello stampo.
• Problemi di espulsione: Perni di espulsione disallineati o espulsione angolata del pezzo.
• Processo/Materiale: Superficie dello stampo ruvida, basso contenuto di ferro (Fe) nelle leghe di alluminio (<0.6%), temperature eccessive o elevata velocità di iniezione che causano urti.
• Lubrificazione insufficiente: Applicazione non uniforme o inadeguata dell'agente distaccante.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Piccoli graffi/aspetto lucido:

• Soluzione: Controllare e correggere la sagoma di fabbricazione dello stampo. Assicurarsi che tutte le superfici abbiano una conicità adeguata.

2. Lacrime gravi/irritazioni:

• Soluzione: Lucidare eventuali punti di pressione o abrasioni sulla superficie dello stampo. Valutare la possibilità di una nuova tempra o di un nuovo trattamento di nitrurazione.

3. Incollaggio della lega (saldatura):

• Soluzione (Materiale): Aumentare il contenuto di ferro nella lega fino a un intervallo compreso tra lo 0.6% e lo 0.8%.
• Soluzione (Processo): Abbassare la temperatura di colata e/o la temperatura dello stampo.
• Soluzione (muffa): Assicurarsi che la superficie dello stampo sia adeguatamente lucidata, nitrurata e lubrificata uniformemente.

4. Graffi localizzati:

• Soluzione: Controllare lo spostamento del nucleo. Regolare la posizione del gate per evitare l'impatto diretto sulla parete dello stampo interessata.

5. Rumore di espulsione:

• Soluzione: Correggere la struttura e l'allineamento del perno di espulsione.

 3. Misrun (riempimento corto)

Che cosa è:

Un misrun, o riempimento corto, è un difetto in cui il metallo fuso non riesce a riempire completamente la cavità dello stampo, con conseguenti sezioni mancanti o incomplete. Il pezzo presenterà bordi arrotondati e lisci nel punto del misrun, a indicare che il metallo si è solidificato prima di raggiungere la fine della cavità. È comune nelle sezioni a pareti sottili o alla fine di lunghi percorsi di flusso.

Cause comuni:

• Scarsa fluidità del metallo: Elevato contenuto di gas o scorie; bassa temperatura di colata o di stampo.
• Parametri di riempimento inadeguati: La velocità di iniezione è troppo lenta oppure la pressione specifica/dell'accumulatore è troppo bassa.
• Scarsa porta: La sezione trasversale della saracinesca è troppo piccola e limita il flusso.
• Aria intrappolata (contropressione):

• Una ventilazione inadeguata impedisce la fuoriuscita dell'aria.
• Un lubrificante eccessivo o umido si trasforma in gas, bloccando il flusso del metallo.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare la fluidità: Se la qualità del prodotto è scarsa e contiene bolle di gas.

• Soluzione: Raffinare la lega fusa. Rimuovere tutte le scorie e le impurità e garantire un corretto degasaggio.

2. Controllare i segni di scorrimento a freddo:

• Soluzione: Aumentare la temperatura di colata della lega e la temperatura dello stampo.

3. Controllare la presenza di fossette/fossette: Se la superficie del prodotto presenta piccole cavità, ciò indica la presenza di aria intrappolata.

• Soluzione: Aumentare la pressione di iniezione.

4. Analizza il gating: Se l'errore di conduzione è costante alla fine di un lungo percorso di flusso.

• Soluzione: Ottimizzare il sistema di gate. Riposizionare il gate, aumentarne la sezione trasversale o aggiungere gate ausiliari.

5. Analizza lo sfiato: Se la superficie è scura o presenta depositi di "fuliggine" nera.

• Soluzione: Migliorare la ventilazione. Aggiungere o ampliare le prese d'aria e i troppopieni. Assicurarsi che le prese d'aria esistenti siano pulite.

6. Analizza il lubrificante:

• Soluzione: Applicare il lubrificante in uno strato sottile e uniforme. Assicurarsi che sia completamente asciutto (atomizzato) prima di chiudere lo stampo.

4.Vesciche (bolle di gas)

Che cosa è:

Le bolle sono difetti in rilievo, simili a bolle, sulla superficie del pezzo fuso. Sono causate dal gas (aria intrappolata o gas rilasciato dal metallo fuso) intrappolato appena sotto la "pelle" solidificata del pezzo. Questo gas sotterraneo si espande, spingendo verso l'esterno la pelle ancora flessibile.

Cause comuni:

• Alta temperatura dello stampo: Lo stampo è troppo caldo oppure il pezzo viene espulso troppo presto, prima che la pelle sia sufficientemente resistente da contenere la pressione interna del gas.
• Alta velocità di riempimento: Una velocità di iniezione eccessivamente elevata crea turbolenza e intrappola più aria.
• Problemi di lubrificante: Il lubrificante (agente distaccante) viene applicato in quantità eccessiva o non è completamente atomizzato (ancora umido) prima dell'iniezione, causando la vaporizzazione e il conseguente intrappolamento.
• Scarsa ventilazione: La cavità dello stampo non è adeguatamente ventilata.
• Problemi di lega: La temperatura di fusione della lega è troppo alta (aumentando l'assorbimento di gas) oppure la fusione non è stata degassata correttamente.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare la temperatura dello stampo: Utilizzare un pirometro per misurare la temperatura superficiale dello stampo.

• Soluzione: Ridurre la temperatura dello stampo. Aumentare il tempo di raffreddamento o aggiungere un raffreddamento localizzato.

2. Controllare le aree "luminose": Se la superficie vicino all'ingresso è notevolmente più chiara, ciò indica una velocità di riempimento eccessiva.

• Soluzione: Ridurre la velocità di iniezione. Se l'attacco è troppo sottile, aumentarne lo spessore per ridurre la velocità.

3. Ispezionare l'applicazione del lubrificante: Se appare "saponoso" o bianco, è troppo denso o bagnato.

• Soluzione: Cambiare il lubrificante o regolare il rapporto acqua/lubrificante. Assicurarsi che lo spruzzo sia fine e nebulizzato.

4. Ispezionare per fuliggine/bruciature: Un chiaro segno di scarsa ventilazione.

• Soluzione: Aggiungere o ampliare le prese d'aria. Assicurarsi che le prese d'aria esistenti non siano ostruite.

5. Controllare la densità della parte:

• Soluzione: Prelevare un campione e verificarne la densità. Se bassa, la lega è gassosa. Affinare e degasare la lega fusa.

5. Segni di flusso (strisce)

Che cosa è:

I segni di colata sono linee, strisce o "motivi floreali" visibili sulla superficie di fusione che tracciano il percorso del metallo fuso. Sono causati dal metallo più freddo, che entra per primo nello stampo, formando una sottile pellicola contro la parete dello stampo, che viene poi spinta e piegata dal successivo flusso di metallo. Questi segni sono puramente estetici e in genere non possono essere rimossi con la lucidatura.

Cause comuni:

• Gating improprio: L'attacco è troppo piccolo o posizionato in modo errato, provocando l'ingresso del metallo sotto forma di getto ad alta velocità ("jetting").
• Bassa temperatura dello stampo: Uno stampo troppo freddo (ad esempio, al di sotto di $180^\circ \text{C}$ per l'alluminio) fa sì che il flusso iniziale di metallo si solidifichi troppo rapidamente.
• Alta velocità di riempimento: Può causare getti e turbolenze.
• Lubrificante eccessivo: Crea una barriera che interferisce con il flusso del metallo.
• Pressione insufficiente: Non riesce a premere gli strati semisolidificati contro la parete dello stampo.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare i depositi "fuligginei": Se la cavità della muffa presenta tracce nere e fuligginose.

• Soluzione: Riprogettare l'iniettore per ottenere un riempimento sincrono e parallelo. Regolare la sezione trasversale, la posizione o la direzione del flusso dell'iniettore.

2. Controllare la temperatura dello stampo: Utilizzare un pirometro.

• Soluzione: Regolare la temperatura dello stampo all'intervallo ottimale.

3. Cerca i punti "luminosi": Se l'area attorno al cancello è eccessivamente luminosa.

• Soluzione: Regolare la velocità di riempimento (iniezione) per modificare lo stato di riempimento.

4. Controllare i residui:

• Soluzione: Regolare l'applicazione del lubrificante. Assicurarsi che lo strato sia sottile e uniforme.

5. Controllare la finitura "opaca":

• Soluzione: Probabilmente la pressione è troppo bassa. Regolare la pressione di iniezione.

6. Segni di affondamento (affondamento)

Che cosa è:

Un segno di ritiro è una depressione o "fossetta" poco profonda e localizzata sulla superficie del getto, spesso opposta a una sezione spessa come una sporgenza o una nervatura. È una forma di porosità da ritiro. Si verifica quando una sezione interna spessa si raffredda e si restringe dopo che si è formata la pellicola superficiale esterna, tirando verso l'interno la pellicola superficiale ancora calda e flessibile.

Cause comuni:

• Progettazione della parte: Struttura mal progettata con sezioni eccessivamente spesse, grandi variazioni nello spessore delle pareti o angoli interni acuti che creano "punti caldi".
• Gating improprio: La sezione trasversale dell'attacco è troppo piccola o non è posizionata correttamente, impedendo al metallo fuso di alimentare la sezione spessa durante la solidificazione.
• Bassa pressione di iniezione: La pressione specifica (intensificazione) è troppo bassa per compensare il restringimento.
• Alta temperatura dello stampo: Una temperatura dello stampo eccessivamente elevata nella zona del segno di ritiro mantiene il metallo fuso troppo a lungo.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Analizza la struttura della parte: Controllare che non vi siano pareti spesse o sporgenze che corrispondano al segno del lavandino.

• Soluzione: Se possibile, modifica il design del componente. Riduci lo spessore delle pareti, elimina le sporgenze o utilizza raccordi e raggi per una transizione fluida tra le sezioni.

2. Controllare la porosità interna:

• Soluzione: Aumentare la sezione trasversale del cancello per consentire una migliore alimentazione. Assicurarsi che il cancello si blocchi. dopo la parte.

3. Aumentare la pressione:

• Soluzione: Aumentare la pressione di iniezione (intensificazione) per forzare l'alimentazione di più materiale nel pezzo durante la solidificazione.

4. Analizza la temperatura dello stampo: Controllare se ci sono punti caldi sulla muffa.

• Soluzione: Regolare l'equilibrio termico dello stampo. Aggiungere un raffreddamento localizzato (ad esempio, canali di raffreddamento) al punto caldo, oppure spruzzare altro lubrificante in quella zona.

5. Controllare i danni causati dalla muffa:

• Soluzione: Ispezionare l'area dello stampo corrispondente per verificare la presenza di eventuali danni (ammaccature, cedimenti). Riparare lo stampo.

7. Crepe (crepe)

Che cosa è:

Le crepe sono fratture o fessure nel getto. Possono essere non penetranti (superficiali) o penetranti (attraverso la parete).

• Crepe Calde (Lacrime Calde): Si verificano ad alte temperature durante la solidificazione, quando il ritiro è ostacolato dallo stampo. La superficie della crepa sarà ossidata (più scura).
• Crepe fredde: Si verificano a temperature più basse, spesso durante l'espulsione o la manipolazione, a causa delle elevate sollecitazioni interne. La superficie della crepa sarà pulita e lucida.

Cause comuni:

• Struttura della parte: Progettazione scadente con bruschi cambiamenti nello spessore delle pareti, piccoli raggi di raccordo o sezioni che vengono facilmente ostacolate durante il restringimento.
• Problemi di espulsione: I perni di espulsione sono disallineati, sollecitati in modo non uniforme oppure la forza di espulsione è troppo elevata.
• Temperatura dello stampo: La temperatura dello stampo è troppo bassa (causando crepe da freddo) o troppo alta/bassa in aree specifiche del nucleo.
• Espulsione ritardata: Il pezzo viene lasciato nello stampo troppo a lungo, causando il restringimento sui nuclei, che oppongono resistenza alla contrazione.
• Composizione della lega: La lega non è corretta o è contaminata. Impurità specifiche possono ridurre la duttilità a caldo e favorire la formazione di cricche.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Analizza la struttura della parte:

• Soluzione: In consultazione con il cliente, migliorare la struttura del getto. Aumentare i raggi, ridurre le variazioni di spessore delle pareti.

2. Controllo espulsione: Osservare il processo di espulsione.

• Soluzione: Controllare e correggere il meccanismo del perno di espulsione. Assicurarsi che tutti i perni siano allineati e applicare una forza uniforme.

3. Controllare le temperature e i tempi:

• Soluzione: In caso di cricche dovute al freddo, aumentare la temperatura dello stampo. In caso di rotture dovute al caldo, controllare la temperatura dello stampo. Ridurre i tempi di apertura dello stampo e di estrazione dello stampo.

4. Analizza la lega:

• Soluzione: Inviare un campione di lega per l'analisi spettroscopica. Assicurarsi che tutti gli elementi siano conformi alle specifiche.

5. Verificare le caratteristiche dello stampo corrispondenti:

• Soluzione: Se una crepa si presenta costantemente in una sezione spessa, migliorare il raffreddamento. Se si presenta vicino a un nucleo, controllare che il nucleo non sia danneggiato o disallineato.

8. Segni di espulsione (segni di spillo)

Che cosa è:

I segni di espulsione sono incisioni o, al contrario, sporgenze circolari in rilievo sulla superficie del getto che corrispondono direttamente alla posizione dei perni di espulsione. Sono causati dall'interazione dei perni di espulsione con il pezzo durante la sformatura.

Cause comuni:

• Disallineamento del perno di espulsione: I perni non sono impostati all'altezza corretta (incassati o sporgenti) oppure sono usurati.
• Espulsione irregolare: La forza di espulsione non è distribuita uniformemente.
• Area di perno piccola: La superficie totale dei perni di espulsione è troppo piccola rispetto alle dimensioni del getto, con conseguente eccessiva pressione localizzata.
• Espulsione a caldo: Il pezzo viene espulso quando è ancora troppo caldo e morbido.
• Restringimento e incollaggio: Il pezzo si restringe fortemente sui nuclei dello stampo, richiedendo una forza di espulsione eccessiva.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Ispezionare lo stato del pin: Controllare l'altezza del perno di espulsione, l'allineamento e l'eventuale usura.

• Soluzione: Regolare, riparare o sostituire i perni di espulsione per garantire che siano perfettamente a filo con la superficie dello stampo.

2. Controllare eventuali segni irregolari:

• Soluzione: Controllare la piastra e il meccanismo di espulsione per verificare che non vi siano deformazioni o disallineamenti. Assicurarsi che tutti i perni si muovano come un'unica unità quadrata.

3. Controllare la dimensione/quantità del perno:

• Soluzione: Aggiungere più perni di espulsione o aumentare il diametro dei perni esistenti per distribuire meglio il carico.

4. Controllare che non vi siano incollaggi:

• Soluzione: Migliorare l'angolo di sformo nell'area problematica. Lucidare eventuali saldature. Aumentare il ritardo di apertura/espulsione dello stampo per consentire al pezzo di raffreddarsi e rinforzarsi.

9. Crepe di rete (controllo termico)

Che cosa è:

Questo difetto appare sul getto come una sottile rete in rilievo di linee intersecanti o "vene". È un'impressione diretta di un difetto sulla superficie dello stampo. Lo stampo stesso sviluppa sottili crepe (cricche termiche) a causa dei ripetuti cicli termici. Il metallo fuso viene quindi forzato in queste minuscole crepe ad alta pressione.

Cause comuni (della muffa):

• Fatica termica: Il materiale dello stampo ha raggiunto la fine della sua durata utile.
• Materiale dello stampo/trattamento termico non idoneo: L'acciaio dello stampo non era adatto all'applicazione oppure il trattamento termico era stato eseguito in modo errato.
• Gradienti termici estremi: La differenza di temperatura sulla superficie dello stampo è troppo grande.
• Alta temperatura di colata: Far funzionare costantemente la lega fusa a una temperatura eccessivamente elevata accelera la fatica termica.
• Alta velocità di iniezione: Il flusso di metallo ad alta velocità provoca erosione, che a sua volta aggrava la formazione di crepe.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Ispezionare lo stampo: Il difetto corrisponderà di preciso in un punto dello stampo.

• Soluzione (a breve termine): Riparare le crepe sulla superficie dello stampo mediante saldatura e lucidare nuovamente.
• Soluzione (a lungo termine): La cavità o il nucleo dello stampo hanno raggiunto la fine del loro ciclo di vita e devono essere rifatti.

2. Revisione della manutenzione della muffa:

• Soluzione: Implementare un rigoroso programma di manutenzione e preriscaldamento degli stampi. Preriscaldare sempre gli stampi alla temperatura di esercizio per ridurre lo shock termico.

3. Controllare i parametri del processo:

• Soluzione: Ridurre la temperatura di colata della lega al punto più basso possibile all'interno della finestra del processo.

4. Revisione della progettazione dello stampo:

• Soluzione: Per i nuovi stampi, assicurarsi di selezionare l'acciaio corretto (ad esempio, H13) e di effettuare un trattamento termico adeguato. Progettare con raffreddamento bilanciato.

10. Scolorimento (macchie)

Che cosa è:

Questo difetto si manifesta sotto forma di macchie o chiazze scolorite sulla superficie della fusione, generalmente causate da depositi di materiale carbonizzato (lubrificante bruciato) o impurità.

Cause comuni:

• Lubrificante eccessivo: Viene applicato troppo distaccante. Quando il metallo fuso penetra, brucia l'eccesso, lasciando un deposito di carbonio nero (fuliggine).
• Lubrificante ad alto contenuto di grafite: Il lubrificante contiene troppa grafite, che può macchiare il componente.
• Irrorazione precoce: Spruzzare il lubrificante sullo stampo prima la parte è stata completamente espulsa, provocando schizzi.
• la contaminazione: Durante il trasferimento del pezzo, acqua o olio idraulico gocciolano sulla fusione calda.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare l'applicazione del lubrificante: Se le macchie sono nere e fuligginose.

• Soluzione: Ridurre la quantità di lubrificante. Assicurarsi che sia applicato in modo sottile e uniforme. Utilizzare aria compressa per eliminare l'eccesso.

2. Controllare il tipo di lubrificante:

• Soluzione: Ridurre il contenuto di grafite nella miscela lubrificante o passare a un agente distaccante privo di grafite.

3. Controllare il ciclo di spruzzatura:

• Soluzione: Assicurarsi che lo stampo sia completamente aperto e che il pezzo sia pulito prima di iniziare il ciclo di spruzzatura.

4. Verifica perdite: Se le macchie sono di colore marrone-rossastro o oleose.

• Soluzione: Probabilmente si tratta di una perdita di olio idraulico dalla pressa (ad esempio dallo stantuffo). Riparare immediatamente la perdita.

5. Controllare la movimentazione delle parti:

• Soluzione: Proteggere il pezzo da gocce d'acqua, olio o altri contaminanti durante il trasferimento.

11. Pitting (fori di spillo)

Che cosa è:

La vaiolatura, o "pitting", è un difetto superficiale caratterizzato da numerose, fini cavità o pori delle dimensioni di un foro di spillo, raggruppati in un'area specifica. È causata dalla solidificazione del metallo attorno a minuscole bolle di gas disperse generate all'interfaccia stampo-metallo, spesso correlate a flussi turbolenti.

Cause comuni:

• Riempimento turbolento: Il metallo fuso viene disperso in goccioline fini (atomizzato) quando entra nella cavità, intrappolando microbolle d'aria e vapore lubrificante.
• Ingate sottile: Lo spessore del gate è troppo piccolo, causando velocità e atomizzazione eccessivamente elevate.
• Alta velocità di ingresso: La velocità di iniezione è troppo elevata.
• Bassa temperatura dello stampo: Una superficie fredda dello stampo fa sì che lo spruzzo atomizzato si "congeli" all'impatto prima che possa rifondersi.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Osservare il riempimento:

• Soluzione: Riprogettare il sistema di iniezione (ingresso, canale) per impedire l'iniezione atomizzata. Migliorare lo sfiato.

2. Controllare la velocità del gate:

• Soluzione: Ridurre opportunamente la velocità di iniezione (velocità di iniezione della seconda fase).

3. Controllare lo spessore del cancello:

• Soluzione: Regolare opportunamente lo spessore dell'ingresso.

4. Controllare la temperatura dello stampo:

• Soluzione: Aumentare la temperatura dello stampo fino all'intervallo di processo specificato.

12 Flash (pinne)

Che cosa è:

La bava è un difetto comune in cui una sottile lamina di metallo indesiderata fuoriesce dalla cavità dello stampo e si solidifica negli spazi tra i componenti dello stampo. Si verifica più spesso sulla linea di giunzione, ma può verificarsi anche attorno a perni di espulsione, anime o slitte.

Cause comuni:

• Forza di serraggio insufficiente: Il tonnellaggio di serraggio della macchina è troppo basso per tenere insieme le metà dello stampo contro la pressione di iniezione.
• Alta pressione di iniezione: La pressione o la velocità di iniezione sono impostate su valori troppo alti.
• Danni/usura da muffa: Le superfici delle linee di separazione sono danneggiate, usurate o dentate, impedendo una tenuta perfetta.
• Scarsa sigillatura della muffa:

• Le metà dello stampo o le guide non sono allineate.
• Detriti, "sporcizia" o residui rimangono incastrati sulla linea di separazione, impedendo allo stampo di chiudersi completamente.
• Supporto insufficiente per la muffa: Lo stampo non ha sufficienti pilastri di supporto, il che gli consente di flettersi sotto pressione.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare le pressioni:

• Soluzione: Aumentare la forza di serraggio o, più comunemente, diminuire la pressione o la velocità di iniezione al livello più basso accettabile.

2. Pulisci lo stampo:

• Soluzione: Pulire accuratamente le superfici della linea di separazione e tutti i componenti mobili (slitte, nuclei).

3. Ispezionare la muffa:

• Soluzione: Controllare la linea di giunzione e i componenti mobili per verificare la presenza di usura o danni. Riparare o rilavorare queste superfici.

4. Controllare la resistenza/supporto dello stampo:

• Soluzione: Aggiungere pilastri di supporto alla base dello stampo per evitare flessioni.

5. Controlla la macchina:

• Soluzione: Se l'area proiettata del pezzo è troppo grande per la macchina, lo stampo deve essere spostato su una macchina di tonnellaggio maggiore.

13. Laminazione (stratificazione)

Che cosa è:

La laminazione, o stratificazione, è un difetto in cui la superficie del getto è composta da strati distinti e sovrapposti di metallo che non sono completamente fusi. Questo può spesso portare alla "sfaldatura" o al distacco della superficie. Si tratta essenzialmente di una grave forma di colata a freddo.

Cause comuni:

• Sequenza di gating/riempimento scadente: La cavità si riempie in una sequenza impropria, con un flusso che scorre sopra un flusso semisolidificato.
• Disallineamento dei componenti dello stampo:

• Spazio eccessivo (ad esempio >0.1 mm) tra i componenti mobili (slitte, nuclei) e lo stampo.
• Punta dello stantuffo e manicotto di sparo usurati.

• Bassa temperatura dello stampo: Uno stampo freddo provoca una solidificazione prematura del fronte di riempimento.
• Contaminazione della lega: Eventuali cambiamenti nella composizione chimica della lega o contaminazioni (ossidi) possono impedire una corretta fusione.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Analizza sequenza di riempimento: Utilizzare la simulazione del flusso o osservare brevi riprese.

• Soluzione: Riprogettare il gating per garantire un ordine di riempimento logico e progressivo.

2. Ispezionare i componenti dello stampo: Misurare gli spazi tra le slitte mobili, i nuclei e lo stampo principale.

• Soluzione: Riparare o sostituire i componenti usurati per garantire che tutti i giochi siano conformi alle specifiche (ad esempio, <0.1 mm).

3. Controllare lo stantuffo/manicotto:

• Soluzione: Misurare l'usura della punta dello stantuffo e del manicotto di iniezione e sostituirli se il gioco è eccessivo.

4. Controllare la temperatura dello stampo:

• Soluzione: Aggiungere riscaldamento o regolare il raffreddamento per bilanciare la temperatura dello stampo.

5. Controlla Flash:

• Soluzione: Ciò indica problemi di chiusura dello stampo. Riparare lo stampo o regolare il meccanismo di serraggio della macchina.

14. Deformazione (deformazione)

Che cosa è:

La deformazione è un difetto per cui la forma finale del getto non corrisponde alla geometria desiderata; il pezzo risulta piegato, attorcigliato o deformato. Ciò è causato dal rilascio non uniforme delle tensioni interne accumulate durante il raffreddamento.

(Nota: basato sull'immagine "Causa/Soluzione" fornita.)

Cause comuni:

• Progettazione scadente delle parti: La struttura è instabile, presenta aree ampie, piatte e non supportate oppure presenta spessori delle pareti molto irregolari, il che determina un raffreddamento e un restringimento non uniformi.
• Espulsione prematura: Il pezzo viene espulso dallo stampo quando è ancora troppo caldo e morbido.
• Forza di espulsione non uniforme: I perni di espulsione sono posizionati male e piegano il pezzo durante l'espulsione.
• Gestione impropria: La parte calda e flessibile è impilata, lasciata cadere o maneggiata in modo improprio.
• Temperatura dello stampo non uniforme: Una grande differenza di temperatura tra la metà mobile e quella fissa dello stampo provoca velocità di raffreddamento non uniformi.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controlla la struttura della parte:

• Soluzione: Modificare la struttura di fusione (ad esempio, aggiungere nervature, rinforzi) per migliorarne la rigidità.

2. Controllo espulsione:

• Soluzione: Aumentare il tempo di raffreddamento (tempo di ciclo) per garantire la rigidità del pezzo prima dell'espulsione. Regolare la posizione dei perni di espulsione per bilanciare la forza.

3. Controllare le temperature dello stampo:

• Soluzione: Bilanciare il profilo termico dello stampo. Aggiungere o regolare il raffreddamento/riscaldamento per garantire una temperatura stabile e uniforme.

4. Controllare la movimentazione delle parti:

• Soluzione: Implementare dispositivi di raffreddamento o maschere che mantengano il pezzo nella sua forma corretta durante il raffreddamento. Evitare di impilare i pezzi caldi.

5. Controllare la post-elaborazione:

• Soluzione: Se la post-elaborazione, come la granigliatura, causa deformazioni, è necessario sviluppare dispositivi di fissaggio per trattenere il pezzo.

15. Disallineamento (disallineamento)

Che cosa è:

Il disallineamento è un difetto in cui una parte di un getto, formata da un componente dello stampo (ad esempio, una metà dello stampo o una slitta), risulta spostata o disallineata rispetto a un'altra parte del getto. Questo si manifesta spesso come un netto "gradino" lungo la linea di separazione.

Cause comuni:

• Usura dei componenti dello stampo:

• I perni guida, le boccole o i coni di bloccaggio dello stampo sono usurati o danneggiati.
• Le guide o i meccanismi di estrazione del nucleo sono usurati, allentati o non si bloccano in posizione.

• Problemi di configurazione/macchina: I piani della macchina non sono paralleli oppure lo stampo non è stato impostato correttamente.
• Detriti: I detriti sulla linea di separazione dello stampo o sulle conicità di bloccaggio impediscono il corretto allineamento.
• Pressione non uniforme: La progettazione o l'inserimento del componente determinano una pressione non uniforme, spingendo fisicamente un nucleo o una slitta fuori posizione.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Ispezionare la muffa: Controllare che i perni guida, le boccole e i coni di bloccaggio non siano usurati.

• Soluzione: Riparare o sostituire i componenti usurati. Rilavorare i coni di bloccaggio per garantire una tenuta perfetta.

2. Controllare le diapositive/nuclei:

• Soluzione: Controllare lo stato dei meccanismi di bloccaggio delle slitte. Riparare o sostituire eventuali componenti di bloccaggio usurati.

3. Controlla l'allineamento:

• Soluzione: Controllare l'allineamento delle metà dello stampo e degli inserti del nucleo. Riallineare e aggiungere spessori se necessario.

4. Controlla la macchina:

• Soluzione: Verificare che i piani della macchina siano paralleli e che lo stampo sia fissato saldamente.

5. Controlla Flash:

• Soluzione: Pulire le superfici dello stampo e tutte le superfici di bloccaggio. Controllare il meccanismo di serraggio della macchina.

16. Danni meccanici (ammaccature da movimentazione)

Che cosa è:

Questo difetto non è causato dal processo di fusione, ma da una manipolazione impropria del pezzo dopo la fusione. Si manifesta sotto forma di ammaccature, scalfitture o graffi causati dall'impatto del pezzo con lo stampo, la macchina o altre parti.

Cause comuni:

• Espulsione/Rimozione: Il pezzo viene danneggiato durante l'espulsione o la rimozione (ad esempio, da una pinza robotica o urtando la macchina durante la caduta).
• stacking: Le parti calde o fredde vengono gettate in un bidone o impilate l'una sull'altra.
• Trasferimento: I pezzi vengono danneggiati durante il trasporto su un nastro trasportatore o in un contenitore.
• Operazioni secondarie: Durante la rifinitura o la sbavatura, i pezzi vengono danneggiati da utensili o dispositivi.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Osserva l'espulsione:

• Soluzione: Assicurarsi che il pezzo venga espulso in modo pulito e non colpisca lo stampo o la macchina. Regolare la pinza del robot o creare un cuscinetto di "cattura".

2. Implementare le procedure di gestione:

• Soluzione: NON impilare i pezzi né gettarli in un bidone. Utilizzare appositi contenitori o rastrelliere che separino ogni pezzo.

3. Controllare le operazioni secondarie:

• Soluzione: Attuare le istruzioni di lavoro corrette. Utilizzare morse a ganasce morbide o dispositivi di protezione. Assicurarsi che gli utensili di rifinitura vengano utilizzati solo nelle aree previste.

17. Lumache fredde

Che cosa è:

Un "cold slug" è un difetto in cui una piccola "scaglia" di metallo semisolidificata si ingloba nel getto, ma non è completamente fusa con esso. Appare come una macchia distinta sulla superficie del pezzo. Questo difetto è causato dal metallo prematuramente raffreddato proveniente dal manicotto di iniezione o dal sistema di iniezione che viene iniettato nella cavità dello stampo.

Cause comuni:

• Temperatura del manicotto/ugello di iniezione: La temperatura di colata è troppo bassa oppure il manicotto/ugello è troppo freddo, provocando il congelamento prematuro del metallo.
• Progettazione del cancello: Il sistema di canalizzazione non è progettato per "intrappolare" questo metallo freddo iniziale.
• Ritardo lungo: Il ritardo tra la colata e l'iniezione è troppo lungo, consentendo al metallo di raffreddarsi.
• Riempimento improprio: La fase di "colpo lento" è troppo veloce e provoca schizzi di metallo che creano scaglie solide.
• la contaminazione: I pezzi non fusi vengono mescolati al metallo fuso.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare le temperature:

• Soluzione: Aumentare la temperatura di colata del metallo fuso. Aumentare la temperatura del manicotto o dell'ugello di colata.

2. Ottimizzazione del gating:

• Soluzione: Riprogettare il canale di scarico includendo un "pozzo per lumache" o una "trappola per lumache fredde" alla fine del canale principale, prima delle porte, per catturare questo materiale.

3. Regola il profilo di ripresa:

• Soluzione: Regolare la posizione di avvio dello scatto lento per garantire che lo stantuffo agisca sul metallo in modo fluido, senza schizzarlo.

4. Controllare la pulizia del metallo:

• Soluzione: Assicurarsi che il metallo fuso sia pulito, a una temperatura uniforme e privo di detriti solidi. Schiumare regolarmente la siviera e il forno.

5. Controlla la struttura della parte:

• Soluzione: Se il difetto si trova in una zona profonda, aumentare la pressione della saracinesca o aggiungere un pozzetto di troppo pieno per far passare la colonna fredda.

18. Erosione (dilavamento)

Che cosa è:

L'erosione è il degrado o "lavaggio" dell'acciaio dello stampo (cavità o anima) causato dal flusso di metallo fuso ad alta velocità e alta temperatura che colpisce ripetutamente lo stesso punto. Sul getto, questo si manifesta come un "rigonfiamento" o "buco" indesiderato e ruvido che corrisponde all'area dello stampo danneggiata.

Cause comuni:

• Gating improprio: La porta è posizionata in modo da dirigere il flusso di metallo fuso direttamente verso un nucleo o una parete dello stampo.
• Alta velocità del cancello: L'attacco di iniezione è troppo piccolo o la velocità di iniezione è troppo elevata, provocando l'ingresso del metallo a una velocità erosiva.
• Materiale/durezza dello stampo: L'acciaio dello stampo in quella zona è morbido o presenta un problema con il trattamento termico.
• Alta temperatura di colata: Il metallo fuso eccessivamente caldo accelera il processo di erosione.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Ispezionare lo stampo: Il difetto verrà mappato direttamente su un'area "sbiadita" sull'acciaio dello stampo.

• Soluzione: Riparare lo stampo. Spesso ciò richiede la saldatura e la rilavorazione dell'acciaio, oppure la sostituzione dell'intero nucleo o inserto.

2. Riprogettazione del cancello: Questa è la soluzione più critica.

• Soluzione: Regolare la posizione, l'angolazione e la direzione dell'attacco di colata per evitare che il metallo urti direttamente contro la parete dello stampo. Cercare di ottenere un riempimento tangenziale e uniforme.

3. Ridurre la velocità:

• Soluzione: Aumentare opportunamente lo spessore dell'attacco di iniezione per ridurre la velocità. Ridurre la velocità di iniezione della seconda fase (iniezione rapida).

4. Controllare le temperature e la durezza:

• Soluzione: Controllare la durezza del materiale dello stampo. Abbassare la temperatura di colata (della lega) al livello minimo accettabile.

19. Saldatura (bruciatura per attrito)

Che cosa è:

La saldatura è una grave forma di incollaggio delle leghe. Si tratta di un legame chimico e meccanico tra la lega di fusione (in particolare l'alluminio) e l'acciaio dello stampo. Durante l'estrazione, un pezzo di fusione si stacca e rimane "saldato" allo stampo. Le riprese successive mostreranno una superficie ruvida e lacerata nello stesso punto.

Cause comuni:

• Problemi di superficie della muffa: La finitura superficiale dello stampo è troppo ruvida oppure lo stampo non è stato nitrurato o rivestito correttamente.
• Gating improprio: La porta dirige il flusso del metallo in modo da creare un punto caldo localizzato.
• Alte temperature: La temperatura dello stampo o della lega è troppo alta, favorendo la reazione chimica.
• Bozza scadente: Angolo di sformo insufficiente nello stampo.
• Chimica della lega: Basso contenuto di ferro (Fe) nelle leghe di alluminio.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Controllare la superficie dello stampo:

• Soluzione: Lucidare la superficie dello stampo. Assicurarsi che lo stampo sia adeguatamente nitrurato o abbia un rivestimento PVD idoneo.

2. Regola gating e flusso:

• Soluzione: Regolare la posizione dell'ingresso e la direzione del flusso per evitare la creazione di punti caldi.

3. Profilo termico di bilanciamento:

• Soluzione: Utilizzare l'analisi termica per individuare i punti caldi. Aggiungere un raffreddamento localizzato o aumentare la nebulizzazione del lubrificante in queste aree.

4. Controllare e ridurre le temperature:

• Soluzione: Ridurre la temperatura complessiva dello stampo e la temperatura di colata.

5. Controllare che non vi siano incollaggi:

• Soluzione: Aggiungere altro lubrificante (agente distaccante) nella zona interessata.

20. Materiale estraneo (inclusioni)

Che cosa è:

Questo difetto è caratterizzato dalla presenza di particelle estranee, metalliche o non metalliche, incastonate nella superficie del getto. Queste inclusioni non fanno parte della lega di base e possono causare punti deboli strutturali e problemi di finitura superficiale.

Cause comuni:

• Scarsa pulizia della fusione:

• Il metallo fuso nel forno di attesa è “sporco” e contiene ossidi (scorie), scorie o altre impurità.
• La fusione non è stata adeguatamente schiumata o flussata.

• Introduzione al materiale: Detriti provenienti dal manicotto di colata (ad esempio, lubrificante carbonizzato) o frammenti provenienti dal rivestimento refrattario della siviera/forno.
• Contaminazione nel lubrificante: L'agente distaccante è sporco.
• Detriti di muffa: Nella cavità dello stampo rimangono dei detriti (ad esempio, delle sbavature, un frammento rotto) derivanti dallo stampaggio precedente.

Come diagnosticare e risolvere:

1. Ispezionare la fusione: Controllare la superficie del metallo fuso nel forno e nella siviera.

• Soluzione: Implementare un rigoroso programma di pulizia del forno e della siviera. Rimuovere le scorie dalla superficie metallica prima di ogni siviera e flussare regolarmente la fusione.

2. Controllare il manicotto di tiro / mestolo:

• Soluzione: Pulire il manicotto di iniezione e la siviera. Assicurarsi che i rivestimenti della siviera siano intatti e non si sfaldino.

3. Controllare il lubrificante:

• Soluzione: Assicurarsi che il lubrificante sia pulito e miscelato correttamente.

4. Eseguire la pulizia della muffa:

• Soluzione: Assicurarsi che il ciclo automatico di soffiaggio dell'aria funzioni correttamente e sia diretto a tutte le tasche profonde e agli angoli dello stampo per rimuovere eventuali detriti residui.

Conclusione

Alcuni degli difetti superficiali della pressofusione raramente sono il risultato di un singolo problema isolato. Sono sintomi di un processo sbilanciato in cui la progettazione dei componenti, l'ingegneria degli utensili e i parametri di processo non sono in armonia.

Un approccio sistematico è fondamentale. Identificando correttamente il difetto, gli ingegneri possono formulare un'ipotesi, verificare una per una le cause più probabili e implementare soluzioni mirate. Un componente con un segno di colata a freddo, una bolla e una sbavatura contemporaneamente indica un problema complesso che coinvolge temperatura, ventilazione e forza di serraggio.

Padroneggiare la pressofusione è un processo continuo di diagnosi di queste relazioni causa-effetto. Analizzando meticolosamente difetti superficiali della pressofusione, una fonderia può passare dalla risoluzione reattiva dei problemi al controllo proattivo dei processi, garantendo che ogni parte soddisfi i più elevati standard di qualità.