Ecco tutto quello che devi sapere sulla produzione di anime per fonderia attraverso il processo Shell Moulding. Scopri come questa tecnica innovativa può migliorare l’efficienza e la qualità della tua produzione manifatturiera in termini di precisione dei getti.

Processo Shell Moulding

Il procedimento di formatura di anime a caldo più comunemente utilizzato è noto come Shell Moulding o Croning in Germania, dal nome del suo creatore. E’ disponibile dal 1950.
Questo processo consiste nel rivestire la sabbia con una miscela di resine fenoliche ed esamina, che viene preparata in un impianto apposito e fornita alla fonderia pronta per l’utilizzo.

Le aziende produttrici possono fornire alle fonderie sabbie personalizzate in base alle loro esigenze, come dimensioni del grano e percentuali di resina.

Quando il granello di sabbia viene riscaldato nello stampo, la pellicola di resina che lo avvolge si ammorbidisce e si fonde con i granelli vicini.
Durante il trasporto della sabbia prerivestita tramite sistemi pneumatici, è importante utilizzare la pressione più bassa possibile per evitare che la resina si stacchi dai granelli di sabbia, causando la formazione di polveri e possibili problemi di appiccicosità o sviluppi eccessivi di gas durante la fusione.

Nella produzione di anime e forme in serie, questo processo viene impiegato per creare prodotti che sono vuoti, robusti meccanicamente e con una superficie compatta e liscia. Si adatta a anime di dimensioni medie (dal peso di pochi grammi a 20 Kg) e a grandi quantità di produzione (migliaia di pezzi) grazie ai tempi di reazione contenuti.

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In base alla lavorazione in fonderia e al prodotto finale, vengono selezionate sabbie e percentuali di resina più adatte al processo. Ad esempio, sabbie anticrestine per evitare grumi di ghisa, sabbie prerivestite con una minore percentuale di resina per prevenire soffiature o sabbie rigenerate per le pompe che hanno già subito uno shock termico e reagiranno meglio al contatto con la ghisa.
I materiali della sabbia prerivestita sono:

  • Sabbia di quarzo a grani tondi per una migliore permeabilità
  • Resina sintetica (2-6%) che lega i grani silicei
  • Un indurente (6-10%) per il legante

Per la produzione di anime o gusci, vengono utilizzate placche modello e casse d’anima metalliche che vengono riscaldate a 200-300°C.
La miscela di sabbia e resina viene “sparata” sul modello o all’interno delle casse con macchine apposite. Il calore fa sciogliere la resina e indurisce la sabbia, creando un guscio solidificato di sufficiente spessore. La miscela in eccesso viene evacuata (per anime vuote) o si attende la solidificazione completa dell’anima (per anime piene).
Per aumentare la resistenza o la scorrevolezza della parte a contatto con il metallo fuso, in molti casi, è necessario un rivestimento dell’anima.
Il prodotto finito è quindi pronto per essere usato nella colata.

Gli eventuali problemi:

  • Un’irregolarità nella riscaldamento delle placche modello può causare fratture o danni alla forma
  • Un eccesso di calore sulla placca modello può provocare la combustione della resina e la separazione della sabbia durante la colata

Limiti:

  • Rigenerazione non ammessa

Vantaggi e problematiche

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Questo processo presenta i seguenti vantaggi:

  • Robustezza meccanica eccellente
    Scorrevolezza ottimale per il riempimento della cassa anima
  • Buona resistenza alla deformazione durante la colata
  • Capacità di realizzare anime vuote con forme anche complesse e sottili
  • Semplicità nella formazione della forma a guscio
  • Superficie compatta, liscia e a bassa rugosità
  • Possibilità di ottenere anime vuote, agevolando la fuoriuscita dei gas e prevenendo la porosità

Gli svantaggi sono i seguenti:

  • Casse anima in metallo (costose)
  • Tempi di produzione lunga per le anime
  • Possibili formazioni di gas soprattutto nelle anime piene
  • Alto costo della sabbia

Produzione delle anime per fonderia

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Per produrre anime di diverse dimensioni e caratteristiche, si deve selezionare il sistema che meglio soddisfa le nostre esigenze nella produzione in Shell Moulding.

Esistono due tipi di macchine per la produzione di anime piene o cave, complesse o semplici:

  • Ribaltabile con oscillazioni, per anime cave e complesse
  • A sparo fisso, con serbatoio sabbia posizionato sopra o sotto a seconda del tipo di anime che si vogliono produrre: piene e complesse con sparo dall’alto, semplici e vuote con sparo dal basso

Tipologie di macchinario

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La fonderia Shell Moulding prevede la produzione di getti precisi con minime tolleranze dimensionali e superfici lisce, utilizzando una forma a guscio in sabbia prerivestita con resine termoindurenti.
La forma a guscio viene riempita con metallo fuso, attraverso un sistema di colata e alimentazione specifico per ogni getto da produrre. Il metodo prevede l’inserimento di “anime” all’interno del guscio, per ottenere un getto con geometria e dimensioni simili al pezzo finito.

I vantaggi della tecnologia Shell Moulding alla produzione in terra tradizionale includono:

  • La possibilità di produrre getti di forma complessa con spessori sottili e bassa tolleranza dimensionali, superfici lisce con bassa rugosità
  • Una maggiore permeabilità del guscio che riduce gli scarti per presenza di bolle di gas
  • Assenza di umidità che riduce le soffiature e i punti duri
  • La possibilità di colare particolari complessi in acciai legati

Per quanto riguarda la lavorazione presso la fonderia Shell Moulding, gestiamo una vasta gamma di materiali tra cui:

  • Ghisa grigia
  • Ghisa vermicolare
  • Ghisa sferoidale
  • Ghisa Ni-hard
  • Ghisa Ni-resist
  • Ghisa Cr-hard
  • Acciai inossidabili

Nella produzione della fonderia Shell Moulding, viene fabbricato un ampio ventaglio di componenti per il settore automobilistico, marittimo, aeronautico, da corsa e industriale tessile e meccanico. La macchina, che ha la forma di un libro appoggiato sul tavolo, è composta da due parti: una placca con il modello e un contenitore di sabbia prerivestita.

Per creare il modello, la placca viene capovolta sulla parte contenente la sabbia e il contenitore viene riportato nella posizione iniziale, dove rimane per un tempo sufficiente a raggiungere lo spessore desiderato.
Dopo la cottura desiderata, il guscio viene rimosso con attenzione. È importante prestare particolare attenzione alla cottura giusta delle anime e dei gusci, per evitare problemi come erosioni, sviluppo di gas, scarsa resistenza meccanica e deformazioni. Il colore ideale delle anime e dei gusci dovrebbe essere compreso tra un giallo scuro e un marrone chiaro.

Casse d’anima

La produzione di anime e modelli per formatura a guscio utilizza temperature comprese tra i 280°C e i 380°C, a seconda del tipo di metallo impiegato nella costruzione delle casse anima. Tuttavia, temperature troppo elevate possono causare deformazioni.
I modelli utilizzati per creare gusci devono essere dotati di estrattori, posizionati all’esterno del modello destinato alla fusione.
Le casse anima devono essere equipaggiate con filtri, posizionati in modo da non influire sul modello e per ottenere un’anima il più compatta possibile.

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