Tipologie di macchine Shell Moulding per la produzione di anime da fonderia

Nel processo di Shell Moulding, è importante scegliere l’impianto giusto in base alle caratteristiche e dimensioni delle anime che si vogliono produrre.
Esistono due tipi di macchine per produrre anime:

• Quelle ribaltabili con oscillazioni, adatte per anime cave e complesse
• Quelle a sparo fisso, che possono avere il serbatoio della sabbia posizionato con sparo dall’alto per anime piene o complesse, oppure sotto con sparo dal basso per anime vuote e semplici

Macchina ribaltabile per anime cave

La macchina ribaltabile per anime cave è composta da un’attrezzatura che è collegata a una centralina idraulica, che ne controlla il ribaltamento e la chiusura delle placche.
La cassa anima, a cui la sabbia viene fissata, viene riscaldata da bruciatori o resistenze elettriche.
Una volta che la cassa anima raggiunge la temperatura desiderata, il ciclo di produzione può iniziare.
La cassa anima si chiude e inizia a ruotare, con il serbatoio di sabbia in posizione alta.
Successivamente, la sabbia viene immessa nella cassa anima tramite pressione d’aria, che si trova in basso con il serbatoio sabbia in posizione verticale alta per un tempo stabilito, chiamato tempo di investimento, per la formazione dello spessore dell’anima.
Dopo il tempo di cottura, la cassa anima si apre e l’anima può essere estratta, mentre la sabbia usata viene reintegrata nel serbatoio.

Macchina a sparo fisso

La macchina a sparo fisso è una variante della macchina ribaltabile, ma senza rotazione.
Essa è utilizzata per produrre principalmente anime piene, ma può anche per anime cave di dimensioni ridotte o medie.
Il serbatoio di sabbia può essere posizionato sotto alla cassa anima per produrre anime cave, mentre per anime piene o per casse anima problematiche il serbatoio viene posizionato nella parte superiore della macchina; questo sistema permette di favorire il riempimento della cassa anima.

Le macchine per la formatura di anime possono essere suddivise in tre tipologie in base al sistema di sparo utilizzato:

• Sparo dall’alto
• Sparo dal basso
• Sparo dall’alto con svuotamento dell’anima attraverso un meccanismo basculante

Sparo dall’alto

Il metodo di iniezione dall’alto è molto versatile e può essere utilizzato per creare anime di forma anche complessa con parti a spessore sottile.
La sabbia viene spinta verso il basso dall’aria compressa, aiutata dalla forza di gravità.
Questo metodo non presenta particolari vincoli per quanto riguarda le caratteristiche della resina in processi a freddo, ma in processi a caldo è importante posizionare il serbatoio contenente la sabbia in modo da evitare variazioni del punto di rammollimento della resina a causa del calore emanato dalla cassa anima.

Sparo dal basso

 
Il metodo di iniezione dal basso prevede che la sabbia venga lanciata nella cavità della cassa anima grazie all’aria compressa, e che rimanga in sospensione finché l’anima di sabbia legata dalla resina non si è indurita e polimerizzata.
Quando si interrompe la pressione dell’aria, la sabbia che si trova nelle parti centrali della cavità, e che non ha avuto sufficiente calore per indurirsi, cade nel serbatoio della macchina, svuotando parzialmente l’anima.
Questo metodo è particolarmente adatto per la formazione di anime cave, e richiede l’utilizzo di sabbie pre-rivestite ad alto punto di rammollimento e con scorrimento relativamente lungo, per evitare la spellatura. La portata di ampia sezione collegata alle zone più voluminose permette l’iniezione di anime di forma relativamente semplice e/o di media complessità.

Il processo di formatura delle anime prevede l’utilizzo di flussi di aria compressa per trascinare la sabbia pre-rivestita nella cavità della cassa anima. Sia con il metodo di iniezione dall’alto che da quello dal basso, l’alta scorrevolezza della sabbia pre-rivestita consente di utilizzare pressioni d’aria relativamente basse per ottenere anime complete e uniformi. Tuttavia, per evitare la formazione di canali nella sabbia e garantire la qualità dell’anima, il riempimento della cassa anima deve avvenire il più rapidamente possibile, preferibilmente in un massimo di 2 secondi. Inoltre, le tubazioni che collegano la macchina soffiante alla rete di distribuzione dell’aria compressa devono essere sufficientemente grandi e la valvola di sparo deve essere aperta rapidamente. Infine, i fori di introduzione della sabbia nella cassa anima devono essere il più possibile grandi e orientati verso la parte più profonda della cavità.

In entrambi i metodi di iniezione, sia dall’alto che dal basso, la sabbia viene spostata nella cavità della cassa anima tramite un flusso d’aria compressa ad alta velocità.
Grazie alla scorrevolezza delle sabbie pre-rivestite al momento della sparo, che sono asciutte e coperte da una pellicola di resina dura e lubrificante, pressioni d’aria relativamente basse (da 0,5 a 5 atm.) sono sufficienti per ottenere anime complete e di densità uniforme.
Tuttavia, per creare anime più spesse o quando si inietta la sabbia dal basso, sono necessarie pressioni d’aria più elevate.
Per ottenere anime di qualità, la cassa anima deve essere riempita in un tempo molto breve (massimo 2″), quindi le tubazioni che collegano la macchina soffiante alla rete di distribuzione dell’aria compressa devono essere sufficientemente dimensionate e la valvola di sparo deve essere aperta rapidamente.
Il foro o i fori di ingresso della sabbia nella cassa anima devono essere il più grandi possibile e orientati verso la parte più profonda della cavità.
Un tempo di soffiatura breve evita anche l’effetto negativo di “canalizzazione” che si verifica quando l’aria compressa viene fornita con una portata insufficiente, dove l’aria segue un percorso preferenziale attraverso la sabbia nel contenitore, causando una riduzione della quantità di sabbia trascinata per unità di volume d’aria.

Sparo dall’alto con svuotamento

Il metodo di iniezione dall’alto con la rotazione della testata di sparo combina le caratteristiche positive dei metodi precedenti.
Durante la fase di sparo, la testa viene posizionata in alto o in rotazione, in modo da ottenere anime cave grazie allo svuotamento della sabbia non ancora polimerizzata.