Rheocasting

La tecnologia

La tecnologia brevettata Giss, di cui Mambretti è distributore esclusivo, si riferisce alla preparazione del metallo fuso per processi di fonderia con temperatura Superheat bassa o pari a zero.

La differenza tra la temperatura di versamento e la temperatura di liquidus viene chiamata temperatura di surriscaldamento o temperatura Superheat. Nella pratica di fonderia la temperatura Superheat è abbastanza alta, generalmente compresa tra 80° e 200° in relazione alla complessità, alla dimensione e agli spessori del getto da produrre.

La tecnologia che fa riferimento alla colata di metallo a temperature minori o uguali a quelle di liquidus si chiama Colata in semi-solido che esiste con diverse modalità applicative ormai da alcuni decenni. Si tratta della colata di metallo contenente una frazione di nuclei stabili solidificati. Tale frazione riduce la turbolenza del flusso e i tempi di solidificazione e di conseguenza riduce la possibilità di porosità da gas e da ritiro con indubbio miglioramento della qualità del getto.

Tuttavia, il processo di colata in semisolido rende necessarie modifiche allo stampo e al processo affinché la tecnologia possa essere applicata con successo. Di norma è richiesto un passaggio intermedio di trasferimento di metallo (es. una billetta prefabbricata con struttura non dendritica) perché il semi-solido possa riempire il contenitore e la cavità dello stampo

Per questo motivo l’applicazione della tecnologia del semi-solido in produzioni di massa richiede tempo e notevoli investimenti. La maggioranza dei processi di semi-solido non raggiungono target elevati in termini di rapporto costi/benefici e dopo una prima fase di entusiasmo iniziale non sono stati adottati a livello industriale.

La tecnologia Giss elimina invece gli svantaggi connaturati nel processo di semisolido attraverso un processo brevettato di preparazione del metallo che consente di ottenere i benefici del semisolido senza modifiche importanti e costose allo stampo e al processo.

Il processo Giss – definibile all’interno della categoria del Rheocasting – sfrutta le proprietà, cosiddette tixotropiche di metalli preparati con tecniche speciali (in questo caso la preparazione è l’oggetto del brevetto) che, a temperature comprese nell’intervallo di solidificazione, nonostante presentino la consistenza di un solido estremamente plastico, se sollecitate meccanicamente presentano una viscosità vicina a quella del liquido.

La proprietà tixotropica viene conferita al metallo fuso dal tipo di struttura di solidificazione con cui viene prodotta, di tipo globulare, frutto dell’agitazione attraverso il gas a cui viene sottoposto il metallo durante la solidificazione nella tazza: la struttura dendritica in formazione viene continuamente frammentata dall’agitazione fino a quasi completa solidificazione, dando al metallo una struttura cristallina molto fina e dall’aspetto rotondeggiante.

Le condizioni desiderate sono ottenute agitando il metallo fuso attraverso una sonda di estrazione del calore all’interno di un contenitore che può essere il crogiuolo o la tazza di versamento.

I benefici

Dal punto di vista del processo, il fatto di iniettare un materiale ad una temperatura più bassa rappresenta un grosso vantaggio perché allunga notevolmente la durata dello stampo e, data in ogni modo la minor turbolenza e reattività del fuso, consente di abbassare drasticamente la porosità del gas.

Dal punto di vista metallurgico, la temperatura più bassa d’iniezione (inferiore a quella di liquidus) riduce il ritiro di solidificazione limitando la formazione di porosità da ritiro e genera velocità di solidificazione maggiori a tutto vantaggio della struttura cristallina.

In generale però sono molteplici i vantaggi dell’applicazione di questa tecnologia e non sono inerenti solo alla qualità del getto. I principali sono i seguenti:

• Eliminazione di eventuali squeeze pins a parità di qualità del getto

Tempo ciclo minore:

• Minore tempo di solidificazione
• Minore tempo di lubrifica-asciugatura
• Minor tempo di versamento metallo nel contenitore

Maggiore durata dello stampo:

• Riduzione velocità di seconda fase
• Minore temperatura stampo
• Minore tempo di permanenza del getto nello stampo
• Minore quantità emulsione per stampata

Dimensioni:

• Ingombro ridotto
• Facilità di implementazione nell’isola di pressofusione.

Consumi:

• Riduzione dei reflui
• Riduzione consumo di energia
• Ev. pressa di dimensioni minori

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