CAPITOLO 1 - I PROCESSI TECNOLOGICI 1-1di E. Gabellich (1.1.1, 1.2.3), L. Iuliano (1.1.2), M. Rosso (1.1.3), M.G. Violante (1.1.4), G. Campana (1.2.1, 1.2.4), A. Salmi (1.2.2), A. Gatto (1.2.5, 1.2.6)

1.1 Tecniche di formatura “a perdere” 1-11.1.1 Formatura in sabbia 1-1

1.1.1.1 Generalità sulla forma 1-11.1.1.2 Sollecitazioni nella forma 1-81.1.1.3 Metodi di formatura 1-14

1.1.2 La formatura ceramica o fusione a cera persa 1-251.1.2.1 Introduzione 1-251.1.2.2 Le leghe disponibili per la colata 1-271.1.2.3 Le dimensioni e le prestazioni dei componenti microfusi 1-281.1.2.4 Le tipologie degli stampi 1-301.1.2.5 I vantaggi tecnico-economici 1-311.1.2.6 Il ciclo produttivo 1-311.1.2.7 Confronto tra la microfusione e altre tecnologie

di fabbricazione 1-371.1.2.8 Indicazioni per l’acquisizione di componenti microfusi 1-39

1.1.3 Formatura lost foam 1-391.1.3.1 La storia 1-391.1.3.2 Generalità 1-401.1.3.3 La lega 1-411.1.3.4 La sabbia 1-421.1.3.5 Il polistirene 1-441.1.3.6 La vernice 1-441.1.3.7 Gli adesivi 1-451.1.3.8 Caratteristiche principali del processo 1-461.1.3.9 Fasi del processo 1-461.1.3.10 Caratteristiche della colata 1-501.1.3.11 La difettologia del lost foam - I difetti comuni

agli altri processi di fonderia 1-511.1.3.12 I difetti caratteristici del processo lost foam 1-53Ringraziamenti 1-61

1.1.4 Formatura a guscio (shell moulding) 1-611.1.4.1 Descrizione del processo 1-61

VII

Indice

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VIII

1.1.4.2 Materiale di formatura 1-631.1.4.3 Rivestimenti 1-641.1.4.4 Emulsione ai siliconi 1-641.1.4.5 Attrezzature 1-641.1.4.6 Assemblaggio delle forme 1-651.1.4.7 Posizionamento delle forme 1-661.1.4.8 Materiali di colata 1-661.1.4.9 Caratteristiche dei getti 1-66

1.2 Tecniche a forma permanente 1-671.2.1 Formatura da liquido per colata in conchiglia a gravità 1-67

1.2.1.1 Premessa sulla terminologia tecnica e alcune considerazioni sul gergo di fonderia 1-67

1.2.1.2 Introduzione alla colata in conchiglia per gravità 1-681.2.1.3 Materiali processabili 1-691.2.1.4 Materiali per le conchiglie 1-831.2.1.5 Fasi e tempi del ciclo di produzione 1-871.2.1.6 Preparazione degli stampi e manutenzione 1-881.2.1.7 Avvio della produzione e regime termico dello stampo 1-981.2.1.8 Ciclo di lavorazione e isola di lavoro 1-1011.2.1.9 Strutture di solidificazione e problematica

della direzionalità della solidificazione 1-1041.2.1.10 Alcune considerazioni sul mercato dei getti e sul ruolo

della simulazione di processo 1-1071.2.1.11 Linee di sviluppo innovative del processo 1-110

1.2.2 Colata in conchiglia a bassa pressione 1-1111.2.3 Colata per centrifugazione 1-113

1.2.3.1 Descrizione della macchina centrifuga 1-1131.2.3.2 Procedimento di colata 1-1151.2.3.3 Centrifugazione verticale 1-1191.2.3.4 Caratteristiche metallurgiche dei getti 1-1211.2.3.5 Disegno esterno diverso dal cilindrico 1-1221.2.3.6 Tubi bimetallici 1-1221.2.3.7 Costruzione dello stampo 1-1231.2.3.8 Macchine e impianti 1-1241.2.3.9 Semicentrifugati 1-124

1.2.4 Formatura da liquido per colata sotto pressione 1-1251.2.4.1 Materiali processabili 1-1251.2.4.2 Materiali per gli stampi 1-1271.2.4.3 Ciclo di produzione e ciclo di lavorazione 1-1291.2.4.4 Preparazione, manutenzione e durata degli stampi 1-1321.2.4.5 Impianti per pressocolata 1-1321.2.4.6 Problematica dell’inglobamento di gas 1-1351.2.4.7 Strutture di solidificazione - La solidificazione

nella pressocolata 1-1361.2.4.8 Processi esclusivi 1-137

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IX

Ringraziamenti 1-1401.2.5 La formatura allo stato semi-solido (thixoforming) 1-141

1.2.5.1 Limiti della colata tradizionale in forma permanente 1-1411.2.5.2 Il materiale allo stato semi-solido 1-1411.2.5.3 Le fasi del processo nella tixoformatura 1-1431.2.5.4 I vantaggi del processo di tixoformatura 1-1441.2.5.5 Materiali e applicazioni 1-147

1.2.6 Squeeze Casting 1-1481.2.6.1 Squeeze Casting diretto 1-1491.2.6.2 Squeeze Casting indiretto 1-1491.2.6.3 Caratteristiche del processo 1-1501.2.6.4 Limitazioni del processo 1-1521.2.6.5 Soluzioni alternative allo Squeeze Casting 1-153

Bibliografia 1-154

CAPITOLO 2 - METALLI E LEGHE PER LA FONDERIA 2-1di A. Ghidini (2.1), J. Alva (2.2), A. Salmi (2.3)

2.1 Gli acciai per getti 2-12.1.1 Acciai non legati di qualità in getti per costruzioni meccaniche

di impiego generale 2-32.1.2 Acciai speciali da costruzione per getti 2-4

2.1.2.1 Acciai speciali da costruzione per getti da bonifica 2-72.1.2.2 Acciai speciali da costruzione legati auto-tempranti,

adatti alla realizzazione di fusioni con elevate proprietà meccaniche e alta resistenza alla fatica 2-10

2.1.2.3 Acciai speciali da cementazione utilizzati anche per la fabbricazione di getti 2-14

2.1.2.4 Acciai speciali “per molle” utilizzati anche per la fabbricazione di getti 2-14

2.1.2.5 Acciai speciali da nitrurazione per getti 2-172.1.3 Acciai inossidabili per getti 2-19

2.1.3.1 Acciai inossidabili e leghe per getti resistenti al calore 2-202.1.3.2 Acciai inossidabili e leghe per getti resistenti alla corrosione 2-25

2.1.4 Acciai per getti destinati a usi particolari 2-452.1.4.1 Acciai per getti per impieghi a bassa temperatura

in ambienti non corrosivi 2-452.1.4.2 Acciai per getti per impieghi ad alta temperatura

in ambienti non corrosivi 2-492.1.4.3 Impieghi in cui è richiesta resistenza a caldo

e all’usura: acciai per freni a disco ferroviari fusi 2-532.1.4.4 Acciai per l’energia (ciclo a vapore) 2-552.1.4.5 Acciai per utensili in getti 2-59

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X

2.1.4.6 Acciai per getti per impieghi in cui è richiesta resistenza all’usura 2-68

2.1.4.7 Acciai per getti per impieghi ferroviari in cui sono richieste resistenza alla fatica e resistenza alla fatica per contatto, o Rolling Contact Fatigue (RCF) 2-71

2.1.4.8 Acciai per getti magneticamente dolci 2-772.2 Le ghise di interesse industriale 2-78

2.2.1 La matrice nelle ghise 2-792.2.2 Le ghise grigie 2-80

2.2.2.1 Le diverse morfologie della grafite lamellare 2-802.2.2.2 La normativa 2-812.2.2.3 Veleni nelle ghise grigie 2-83

2.2.3 Le ghise malleabili 2-832.2.4 Le ghise sferoidali 2-85

2.2.4.1 Altre morfologie nelle ghise sferoidali 2-862.2.4.2 Le norme per le ghise sferoidali 2-86

2.2.5 Le ghise sferoidali speciali 2-882.2.5.1 Le ghise SiMo 2-882.2.5.2 Le ghise austenitiche 2-88

2.2.6 Le ghise sferoidali austemperate 2-892.2.7 Le ghise per cilindri 2-902.2.8 Le ghise vermiculari (a grafite compatta o CG) 2-912.2.9 Le ghise bianche 2-93

2.2.9.1 Le ghise Ni-Hard 2-932.2.9.2 Le ghise al cromo 2-942.2.9.3 Le norme nelle ghise bianche 2-94

2.3 Leghe non ferrose da fonderia 2-962.3.1 Solidificazione delle leghe 2-96

2.3.1.1 Colabilità delle leghe 2-992.3.1.2 Preparazione delle leghe 2-1002.3.1.3 Calo di fusione 2-1022.3.1.4 Calcolo delle cariche 2-1042.3.1.5 Elementi protettivi delle leghe durante la fusione 2-104

2.3.2 Leghe di rame 2-1052.3.3 Leghe di alluminio 2-1102.3.4 Leghe di magnesio 2-1132.3.5 Leghe di zinco 2-119

Bibliografia 2-121

CAPITOLO 3 - TRATTAMENTI TERMICI DEI GETTI 3-1di A. Ghidini (3.1), J. Alva (3.2), M. Rosso (3.3)

3.1 I trattamenti termici massivi degli acciai per getti 3-1

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XI

3.1.1 I trattamenti termici e lo stato tensionale di un componente fuso 3-23.1.2 I forni e gli impianti di trattamento termico degli acciai per getti 3-53.1.3 Gli strumenti di controllo di processo dei trattamenti termici 3-73.1.4 I cicli di trattamento termico intermedio dedicati al taglio

delle materozze e alle riparazioni 3-133.1.5 Trattamenti termici pre e post weld massivi e localizzati 3-173.1.6 I cicli di trattamento termico tipici degli acciai speciali

da costruzione per getti normalizzati 3-193.1.7 I cicli di trattamento termico tipici degli acciai speciali

da costruzione per getti bonificati 3-223.1.7.1 La tempra in olio o acqua 3-243.1.7.2 La tempra in aria soffiata e lo spray cooling 3-26

3.1.8 I cicli di trattamento termico tipici degli acciai inossidabili e al 13% di manganese 3-31

3.1.9 Controlli metallurgici dopo il trattamento termico degli acciai per getti 3-32

3.2 I trattamenti termici sulle ghise 3-353.2.1 Il trattamento di distensione 3-363.2.2 Il trattamento di ricottura 3-37

3.2.2.1 Ricottura subcritica 3-373.2.2.2 Ricottura completa 3-373.2.2.3 Normalizzazione 3-383.2.2.4 Tempra e rinvenimento 3-383.2.2.5 Tempra superficiale 3-39

3.3 Trattamenti termici sui getti delle leghe non ferrose 3-403.3.1 La diffusione allo stato solido 3-403.3.2 La ricottura di omogeneizzazione 3-413.3.3 Altri processi di ricottura 3-44

3.3.3.1 Ricottura di distensione 3-443.3.3.2 Ricottura di ricristallizzazione 3-44

3.3.4 Raffreddamento 3-443.3.5 Trattamenti termici di indurimento 3-443.3.6 Solubilizzazione 3-463.3.7 Tempra 3-483.3.8 Invecchiamento 3-50

3.3.8.1 La curva di invecchiamento 3-53Bibliografia 3-58

CAPITOLO 4 - MATERIALI DI FORMATURA 4-1di E. Flamigni (4.1, 4.2, 4.4, 4.5) e C. Giardini (4.3)

4.1 Sabbie per fonderia 4-14.1.1 Sabbie e terre naturali 4-1

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XII

4.1.1.1 Definizione e origine 4-14.1.1.2 Preparazione 4-24.1.1.3 Proprietà e utilizzo 4-3

4.1.2 Sabbie di scarto, classificazione 4-64.1.2.1 Sabbie di recupero, rigenerazione primaria e secondaria

e auto-rigenerazione 4-74.1.2.2 Impianti di rigenerazione secondaria 4-104.1.2.3 Qualità delle sabbie di recupero 4-13

4.2 Leganti 4-144.2.1 Leganti naturali 4-14

4.2.1.1 Argille 4-144.2.1.2 Oli essiccativi naturali 4-16

4.2.2 Leganti artificiali inorganici 4-174.2.2.1 Silicato di sodio 4-174.2.2.2 Silicato di sodio e anidride carbonica

(processo con gasaggio) 4-184.2.2.3 Silicato di sodio ed estere (miscela autoindurente) 4-19

4.2.3 Leganti artificiali organici 4-214.2.3.1 Resine fenoliche 4-214.2.3.2 Resine poliuretaniche 4-264.2.3.3 Resine furaniche 4-294.2.3.4 Resine acriliche 4-32

4.3 Impianti per il trattamento terre 4-324.3.1 La linea 4-334.3.2 Eliminazione degli scarti ferrosi e non ferrosi 4-344.3.3 Raffreddamento terra 4-364.3.4 Inserimento di sabbia nuova e additivi 4-394.3.5 Molazzatura della terra 4-414.3.6 Trasporto 4-43

4.3.6.1 Nastri in gomma 4-434.3.6.2 Elevatori 4-444.3.6.3 Trasporto pneumatico 4-45

4.3.7 Aerazione 4-474.4 Preparazione degli agglomerati 4-48

4.4.1 Miscelazione in continuo tra sabbia e leganti 4-494.4.2 Impianto di dosaggio per catalizzatore e resina 4-50

4.4.2.1 I materiali per i catalizzatori acidi 4-554.4.3 Calcolo dell’efficienza di un miscelatore continuo 4-564.4.4 Comportamento a caldo degli agglomerati sabbia-resina 4-57

4.5 Intonaci refrattari 4-594.5.1 I metodi di applicazione degli intonaci refrattari 4-614.5.2 La preparazione e il controllo degli intonaci refrattari 4-65

Bibliografia 4-66

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XIII

CAPITOLO 5 - MODELLI PER LA FONDERIA 5-1di C.Giardini

5.1 Materiali per i modelli 5-15.2 Progettazione del modello 5-3

5.2.1 Ritiro 5-55.2.2 Sovrametalli 5-65.2.3 Estraibilità del modello e angoli di sformo 5-85.2.4 Realizzazione di fori e anime 5-105.2.5 Sottosquadri 5-115.2.6 Raccordi 5-14

5.3 Particolari realizzazioni di modelli 5-165.3.1 Placche modello 5-165.3.2 Modelli a sagoma o a scheletro 5-175.3.3 Modelli in cera persa 5-185.3.4 Modelli lost-foam (Policast) 5-22

Ringraziamenti 5-23Bibliografia 5-23

CAPITOLO 6 - PREPARAZIONE DELLE FORME E DELLE ANIME 6-1di M.G. Violante

6.1 Introduzione 6-16.2 Formatura transitoria 6-3

6.2.1 La formatura in staffa 6-36.2.2 Gli altri tipi di formatura transitoria 6-6

6.3 Sistema di colata 6-76.4 Anime 6-86.5 Rivestimenti di forme e anime 6-106.6 Metodi di formatura delle forme e delle anime 6-10

6.6.1 Formatura in terra 6-116.6.1.1 Formatura in terra a verde 6-126.6.1.2 Formatura in forma essiccata 6-12

6.6.2 Formatura sabbia-cemento 6-136.6.3 Formatura sabbia-silicato 6-156.6.4 Formatura sabbia-resine indurenti a freddo 6-166.6.5 Formatura a guscio 6-166.6.6 Formatura Cold-Box 6-166.6.7 Formatura Hot-Box 6-176.6.8 Microfusione o Investment casting 6-186.6.9 Altri processi di formatura 6-20

6.6.9.1 Processo termoshock 6-20

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XIV

6.6.9.2 Processo Lino Cure 6-206.6.9.3 Processo Pep-Set 6-206.6.9.4 Processo Ino-Set 6-21

Bibliografia 6-21

CAPITOLO 7 - FORNI DI FUSIONE 7-1di E. Flamigni (7.1), E. Gabellich (7.2), A. Ghidini (7.3)

7.1 Produzione di ghise per getti 7-17.1.1 Il cubilotto 7-17.1.1.1 Struttura del cubilotto 7-1

7.1.1.2 Funzionamento e conduzione del cubilotto 7-87.1.1.3 Incidenti di marcia 7-127.1.1.4 Ripristino dei refrattari 7-147.1.1.5 Impatto ambientale e sicurezza 7-16

7.1.2 Il Forno Rotativo 7-177.1.2.1 L’impianto del Forno Rotativo 7-187.1.2.2 Composizione della carica 7-197.1.2.3 Metallurgia 7-207.1.2.4 La scoria 7-237.1.2.5 La gestione della fusione e della fiamma 7-247.1.2.6 Il refrattario 7-257.1.2.7 I consumi di metano e ossigeno 7-267.1.2.8 Impatto ambientale e sicurezza 7-27

7.1.3 Elaborazione dei bagni metallici 7-277.1.3.1 Scorifica 7-277.1.3.2 Desolforazione 7-287.1.3.3 Sferoidizzazione 7-287.1.3.4 Inoculazione e post inoculazione 7-337.1.3.5 Controlli del metallo liquido 7-35

7.2 Produzione di acciaio per getti 7-357.2.1 Generalità 7-357.2.2 Forno ad arco 7-36

7.2.2.1 Descrizione del forno 7-367.2.2.2 Processo di fusione e affinazione 7-42

7.2.3 Forno a induzione 7-467.2.3.1 Descrizione 7-467.2.3.2 Il processo di fusione 7-51

7.2.4 Confronto tra forno ad arco e forno a crogiolo 7-527.3 La fabbricazione degli acciai speciali per getti: premessa 7-53

7.3.1 Il ciclo integrale e la conversione della ghisa di altoforno in acciaio per getti 7-54

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XV

7.3.2 L’acciaieria elettrica e la fabbricazione degli acciai per getti 7-567.3.2.1 La fabbricazione degli acciai per getti al forno elettrico

ad arco basico 7-567.3.2.2 La fabbricazione degli acciai per getti al forno a induzione 7-597.3.2.3 L’elaborazione fuori forno a pressione atmosferica

degli acciai per getti 7-607.3.2.4 L’elaborazione sotto vuoto degli acciai per getti 7-64

7.3.3 La fabbricazione dell’acciaio inossidabile per getti 7-677.3.3.1 La fabbricazione dell’acciaio inossidabile al forno elettrico

ad arco e a induzione 7-677.3.3.2 La fabbricazione dell’acciaio inossidabile

ai convertitori AOD e CLU 7-687.3.3.3 La fabbricazione dell’acciaio inossidabile in tank degassing

mediante processo VLD/VOD 7-697.3.4 Influenza del processo di fabbricazione dell’acciaio sulla qualità

del getto finale 7-707.3.4.1 Descrizione di un’impiantistica tipica dedicata

alla fabbricazione di getti in acciaio fino a 20 t di peso liquido 7-71

7.3.4.2 Descrizione di un’impiantistica tipica dedicata alla fabbricazione di getti in acciaio fino a 200 t di peso liquido 7-72

7.3.5 Controlli metallurgici durante la fabbricazione dell’acciaio per getti 7-80Bibliografia 7-83

CAPITOLO 8 - FORMATRICI 8-1di C. Giardini

8.1 Introduzione 8-18.2 Macchine a compressione semplice 8-28.3 Macchine a scossa e compressione 8-58.4 Macchine a compressione con pestelli 8-78.5 Macchine a sparo d’aria per formatura in terra 8-128.6 Macchine a sparo d’aria per formatura in sabbia (Hansberg) 8-138.7 Evoluzione delle macchine a sparo d’aria (Disa) 8-18

8.7.1 Flusso semplice 8-188.7.2 Flusso semplice con compressione meccanica 8-198.7.3 Flusso con scossa 8-19

8.8 Macchine per formatura in motta 8-218.9 Macchine per formatura in materiale ceramico 8-238.10 Macchine per formatura chimica 8-248.11 Dispositivi e accessori nella linea di formatura 8-25

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XVI

8.11.1 Unità di spinta 8-258.11.2 Dispositivo per il ribaltamento 8-258.11.3 Ribaltatrici sformatrici 8-278.11.4 Sistemi di ramolaggio 8-288.11.5 Macchine accoppiatrici per motte 8-288.11.6 Sistemi di serraggio 8-29

8.12 Esempi di impianti completi di fonderia 8-298.12.1 Impianto con formatura in staffe 8-298.12.2 Impianto con formatura in motte 8-308.12.3 Impianto con formatura chimica 8-31

Ringraziamenti 8-31

CAPITOLO 9 - MACCHINE E IMPIANTI DI COLATA 9-1di C. Giardini

9.1 Introduzione 9-19.2 Colata in gravità (in terra o in conchiglia) 9-29.3 Colata in pressione 9-6

9.3.1 Iniettofusione (pressofusione a camera calda) 9-69.3.2 Pressofusione (pressofusione a camera fredda) 9-9

9.4 Colata in bassa pressione 9-129.5 Squeeze Casting indiretto (SCI) 9-139.6 Colata centrifuga 9-149.7 Sistemi innovativi di colata 9-15Ringraziamenti 9-17Bibliografia 9-17

CAPITOLO 10 - IMPIANTI PER LA FINITURA DEI GETTI 10-1di A. Ghidini (10.1), E. Flamigni (10.2), G. Campana (10.3)

10.1 Il ciclo di finitura dei getti in acciaio 10-110.1.1 Il taglio delle materozze a caldo o a freddo e la molatura delle superfici 10-310.1.2 I controlli non distruttivi preliminari, intermedi e finali 10-710.1.3 Le operazioni di sbavatura, molatura e apertura dei difetti 10-9

10.1.3.1 Il cannello ossiacetilenico e il processo ad arco con getto d’aria o arc-air 10-12

10.1.3.2 Mole, scalpelli, mezzi meccanici e manipolatori 10-1710.1.4 Saldatrici e cicli di saldatura di riparazione 10-18

10.1.4.1 Le tecniche applicabili 10-1810.1.4.2 La scelta del materiale di apporto 10-2010.1.4.3 Gli elettrodi 10-21

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XVII

10.1.4.4 Pre-riscaldo e distensione 10-2110.1.4.5 Le saldatrici 10-21

10.1.5 Impianti di tracciatura per verifiche dimensionali 10-2210.1.6 Lavorazioni meccaniche finali dei getti in acciaio 10-23

10.2 Finitura dei getti di ghisa 10-2510.2.1 Processi di sterratura e pulitura 10-2810.2.2 Le apparecchiature meccaniche per la finitura 10-28

10.2.2.1 Le sabbiatrici 10-2910.2.2.2 Le granigliatrici 10-3010.2.2.3 Le graniglie abrasive 10-31

10.2.3 Asportazione del metallo in eccesso 10-3210.2.4 Apparecchiature abrasive per la molatura 10-34

10.2.4.1 Macchine molatrici fisse 10-3510.2.4.2 Macchine molatrici pendolari 10-3510.2.4.3 Macchine molatrici portatili 10-3510.2.4.4 Mole verticali, diritte e ad angolo 10-3610.2.4.5 Abrasivi per la molatura e la smerigliatura 10-3610.2.4.6 Caratteristiche e marcature delle mole 10-3710.2.4.7 Ravvivatura della mola 10-3810.2.4.8 La sicurezza nelle operazioni di molatura 10-38

10.2.5 Sistemi di bloccaggio dei pezzi 10-3910.2.6 Sistemi di orientamento 10-3910.2.7 Movimentazione dei getti nel reparto finitura 10-39

10.3 Operazioni di finitura dei getti non ferrosi 10-4010.3.1 Premessa 10-4010.3.2 Operazioni di finitura preliminari sui getti 10-41

10.3.2.1 Taglio del sistema di riempimento e alimentazione 10-4110.3.2.2 Eliminazione della sabbia di formatura o sterratura 10-4310.3.2.3 Sbavatura 10-4410.3.2.4 Alcune considerazioni sui costi di finitura dei getti 10-45

10.3.3 Pallinatura tradizionale e controllata 10-4510.3.3.1 Impianti e macchine pallinatrici 10-4610.3.3.2 Effetto della pallinatura e sue applicazioni 10-4810.3.3.3 Nota sull’intensità della pallinatura

e avvertenze [NORBLAST] 10-5010.3.4 Impregnazione 10-5110.3.5 Pressatura isostatica a caldo 10-51

10.3.5.1 Impianti per la pressatura isostatica a caldo 10-5210.3.5.2 Effetti della pressatura isostatica a caldo e nota sui costi

di hippatura 10-5410.3.5.3 Applicazioni della pressatura isostatica a caldo 10-54

10.3.6 Trattamenti di conversione superficiale 10-5610.3.6.1 Cenni sui processi di ossidazione chimica in soluzioni

alcaline e in soluzioni acide dell’alluminio e delle sue leghe 10-57

Libro_Manuale_Fonderia.indb 17 13-05-2008 9:30:29

XVIII

10.3.6.2 Ossidazione anodica o anodizzazione dell’alluminio e delle sue leghe 10-58

10.3.7 Verniciatura 10-59Bibliografia 10-59

CAPITOLO 11 - DIFETTI NEI GETTI 11-1di A. Ghidini (11.1), J. Alva (11.2), A. Panvini e M. Rosso (11.3)

11.1 I difetti nei getti in acciaio: generalità 11-111.1.1 Difetti dovuti alla progettazione del getto 11-3

11.1.1.1 Risucchi 11-311.1.1.2 Porosità 11-4

11.1.2 Difetti legati alle operazioni di formatura 11-611.1.3 Difetti provocati dalla fabbricazione dell’acciaio 11-7

11.1.3.1 Cricche imputabili preferenzialmente alla fabbricazione dell’acciaio e alle modalità di raffreddamento del getto 11-7

11.1.3.2 Segregazioni 11-1311.1.4 Difetti provocati dal colaggio dell’acciaio 11-15

11.1.4.1 Gocce fredde e spruzzi 11-1511.1.4.2 Riprese di colata e riossidazioni 11-15

11.1.5 Difetti provocati dall’interazione con la forma 11-1611.1.5.1 Sinterizzazione 11-16

11.1.6 Difetti da gas: soffiature e punti di spillo 11-1611.1.7 Inclusioni 11-1711.1.8 Cricche da impediti ritiri 11-2011.1.9 Difetti indotti da trattamenti termici 11-2211.1.10 Difetti particolari 11-24

11.1.10.1 Rotture per il mancato rispetto delle modalità di trattamento termico 11-24

11.1.10.2 Riparazioni di saldatura mal eseguite 11-2611.2 I difetti nella fonderia di ghisa 11-28

11.2.1 Introduzione 11-2811.2.2 Classificazione 11-2811.2.3 Erosioni e trascinamenti di sabbia 11-29

11.2.3.1 Formatura a verde - Le cause 11-3011.2.3.2 Evidenze 11-3011.2.3.3 Formatura chimica 11-30

11.2.4 Interazioni metallo-forma 11-3011.2.4.1 Penetrazione chimica (ghise grigie) 11-3011.2.4.2 Penetrazione meccanica 11-3111.2.4.3 Penetrazione esplosiva (ghise grigie e sferoidali) 11-31

11.2.5 Reazione metallo-forma 11-32

Libro_Manuale_Fonderia.indb 18 13-05-2008 9:30:30

XIX

11.2.5.1 Reazione forma-metallo (ghise grigie) - Forme a verde 11-3211.2.5.2 Reazione forma-metallo (ghise sferoidali)

per un’atmosfera ossidante - Forme a verde 11-3211.2.5.3 Il caso della formatura chimica 11-3311.2.5.4 Reazione forma-metallo (ghise sferoidali) per presenza

di zolfo - Forme a verde e forme chimiche 11-3411.2.5.5 Reazione forma-metallo (ghise sferoidali) per presenza

di fluoro 11-3411.2.6 Carbonio brillante (ghise grigie e sferoidali) 11-35

11.2.6.1 Scorie esogene normali 11-3511.2.6.2 Scorie esogene anomale nei bagni di ghisa grigia 11-3711.2.6.3 Scorie esogene anomale nei bagni di ghisa sferoidale 11-3811.2.6.4 Scorie endogene 11-38

11.2.7 Soffiature 11-4011.2.8 Malcolato (giunti freddi) 11-4011.2.9 Tacconi e crestine 11-4111.2.10 Difetti associati alle anime 11-4211.2.11 Difetti di ritiro (o risucchi) 11-4311.2.12 Difetti per assorbimento di gas 11-45

11.2.12.1 Difetti da azoto nelle ghise grigie 11-4511.2.12.2 Difetti da idrogeno (o punti di spillo) nelle ghise in genere 11-4611.2.12.3 Difetti di gas combinati 11-48

11.2.13 Cricche 11-4811.3 Difetti e collaudo dei getti in lega leggera 11-49

11.3.1 Introduzione 11-4911.3.2 Classificazione dei difetti 11-4911.3.3 Fuoruscita di metallo 11-5011.3.4 Fusione incompleta, riprese verticali od orizzontali

sull’inserto metallico 11-5111.3.4.1 Forma non completamente riempita 11-5111.3.4.2 Getto mancante 11-5211.3.4.3 Insufficienza di metallo 11-5211.3.4.4 Riprese verticali 11-5211.3.4.5 Riprese orizzontali 11-5311.3.4.6 Ripresa sull’interno metallico 11-53

11.3.5 Forzatura (esterna e interna) 11-5411.3.6 Deformazione da ritiro 11-5411.3.7 Deformazione differita 11-5511.3.8 Cavità da gas (porosità e soffiature) 11-5511.3.9 Ritiro (risucchio) 11-5711.3.10 Screpolature, cricche 11-5711.3.11 Segregazioni (dirette o inverse) 11-5811.3.12 Inclusioni di scorie, schiume, pelli, ossidi ecc. 11-5811.3.13 Inclusioni metalliche di origine esterna 11-59

Libro_Manuale_Fonderia.indb 19 13-05-2008 9:30:30

XX

11.3.14 Goccia fredda 11-6011.3.15 Irregolarità superficiali - metallizzazione, strappature 11-6011.3.16 Conclusioni 11-61

Ringraziamenti 11-61Bibliografia 11-61

CAPITOLO 12 - COLLAUDO DEI GETTI 12-1di A. Panvini e M. Rosso (12.1), A. Ghidini (12.2), G. Magistrali (12.3)

12.1 Introduzione al collaudo dei getti 12-112.1.1 Ispezione con i liquidi penetranti 12-212.1.2 Esami radiografici 12-412.1.3 Ispezione mediante ultrasuoni 12-612.1.4 Ispezione mediante magnetizzazione indotta 12-712.1.5 Prove e analisi distruttive - L’analisi della microstruttura 12-812.1.6 Procedure sintetiche di collaudo - Il controllo di tenuta a pressione 12-10

12.2 Il controllo di qualità nei getti in acciaio 12-1312.2.1 Controlli relativi alla fabbricazione dell’acciaio e al colaggio 12-1512.2.2 Controllo dei parametri del processo di formatura 12-1612.2.3 Gestione logistica e qualitativa delle attività di finitura

e dei collaudi ufficiali 12-1912.2.4 Apertura dei difetti e prove non distruttive: la sinergia

tra produzione e qualità 12-2012.2.5 Collaudi dimensionali prima e dopo le lavorazioni meccaniche 12-2312.2.6 Verifica delle proprietà metallurgiche e tecnologiche richieste:

i laboratori 12-2412.2.6.1 Verifica delle proprietà chimiche di colata (heat analysis)

e di prodotto (product analysis) 12-2412.2.6.2 Verifica delle proprietà fisico-metallurgiche dell’acciaio

per getti 12-2512.2.6.3 Verifica delle proprietà meccaniche 12-32

12.2.7 Gestione delle non conformità e azioni correttive interne 12-4812.2.8 Assistenza tecnica pre-ordine e sul campo 12-49

12.3 Il controllo di qualità nei getti in ghisa 12-4912.3.1 Introduzione 12-4912.3.2 Il metodo radiografico (RT secondo UNI) 12-50

12.3.2.1 Generalità 12-5012.3.2.2 Esempi di proiezioni radiografiche 12-5312.3.2.3 Esame radioscopico 12-5512.3.2.4 Discontinuità riscontrabili in radiografia 12-5612.3.2.5 Applicabilità del metodo radiografico al controllo

dei getti di ghisa 12-58

Libro_Manuale_Fonderia.indb 20 13-05-2008 9:30:31

XXI

12.3.2 Metodo ultrasonico (UT secondo UNI) 12-5812.3.2.1 Generalità 12-5812.3.2.2 Controllo delle ghise con il metodo UT 12-6012.3.2.3 Testine per fascio US inclinato 12-6412.3.2.4 Ghise sferoidali - Controllo US del grado

di sferoidizzazione della grafite 12-6412.3.3 Metodo Magnetoscopico (MT secondo UNI) 12-67

12.3.3.1 Generalità 12-6712.3.4 Metodo della selezione magnetica (ET secondo UNI) 12-71

12.3.4.1 Generalità 12-7112.3.4.2 Curva di prima magnetizzazione 12-7212.3.4.3 Ciclo di isteresi magnetica 12-7212.3.4.4 Separazione per raggruppamenti dei getti 12-73

12.3.5 Metodo dei liquidi penetranti (PT secondo UNI) 12-7512.3.5.1 Generalità 12-75

Ringraziamenti 12-79Bibliografia 12-79

CAPITOLO 13 - LE INNOVAZIONI NELLA PROGETTAZIONE DEI GETTI 13-1di N. Gramegna (13.2, 13.3, 13.4), L. Iuliano (13.1, 13.5, 13.6)

13.1 La progettazione 3D assistita da computer (CAD 3D) 13-113.1.1 Cenni storici sullo sviluppo del CAD 13-213.1.2 Vantaggi offerti dall’introduzione del CAD 13-413.1.3 La modellazione CAD tridimensionale 13-713.1.4 Rappresentazione CAD di un elemento tridimensionale 13-813.1.5 Peculiarità dei sistemi di modellazione tridimensionale 13-1013.1.6 Mezzi ausiliari per la progettazione tridimensionale 13-1213.1.7 Primitive disponibili nella modellazione per superfici 13-1513.1.8 Esempio di modellazione in alternativa 13-1713.1.9 Interfacce CAD 13-19

13.2 Il riempimento di una forma e la progettazione dei canali di colata 13-1913.2.1 Approccio numerico alla fluidodinamica 13-2013.2.2 Regole comuni alla progettazione dei rami di colata 13-2013.2.3 Colata in gravità 13-22

13.2.3.1 Il bacino di colata 13-2313.2.3.2 Il bastone di colata 13-2413.2.3.3 Il pozzetto alla base del bastone 13-2513.2.3.4 Attacchi e canali di colata 13-2513.2.3.5 Le trappole 13-2613.2.3.6 L’evacuazione dell’aria 13-27

13.2.4 Colate di ghisa 13-28

Libro_Manuale_Fonderia.indb 21 13-05-2008 9:30:31

XXII

13.2.4.1 Il bastone di colata 13-2913.2.4.2 Attacchi e canali di colata 13-30

13.2.5 Le colate di acciaio 13-3313.2.6 Colate in alluminio 13-34

13.2.6.1 Bastone di colata 13-3513.2.6.2 Attacchi e canali di colata 13-35

13.2.7 Colata in bassa pressione 13-3513.2.8 Pressocolata 13-37

13.2.8.1 Il tempo di riempimento 13-3713.2.8.2 Gli attacchi 13-3913.2.8.3 Rami di colata 13-42

13.3 La solidificazione e il raffreddamento di una lega metallica 13-5113.3.1 Approccio teorico e numerico alla solidificazione 13-5113.3.2 Il ritiro di solidificazione 13-5413.3.3 Le regole teoriche per un sistema di alimentazione convenzionale 13-5513.3.4 La dilatazione della forma 13-5913.3.5 La progettazione del sistema di alimentazione 13-6213.3.6 Il bilancio termico dello stampo 13-67

13.4 La simulazione e l’ottimizzazione del processo di colata 13-7413.4.1 Introduzione 13-7413.4.2 Modellizzazione dei processi di fonderia 13-77

13.4.2.1 Le Equazioni differenziali 13-7813.4.2.2 La generazione del modello numerico 13-7913.4.2.3 I parametri di processo e le condizioni al contorno 13-8013.4.2.4 Il regime termico dello stampo 13-8213.4.2.5 Il riempimento della forma 13-8313.4.2.6 La solidificazione del getto 13-85

13.4.3 Micro-modellizzazione per i getti in ghisa 13-8513.4.3.1 Precipitazione dell’austenite primaria 13-8613.4.3.2 Nucleazione della grafite 13-8613.4.3.3 Crescita dell’eutettico 13-87

13.4.4 La deformazione del getto e dello stampo 13-8813.4.5 Ottimizzazione multi-obiettivo del processo di colata 13-90

13.4.5.1 Gli algoritmi per l’ottimizzazione 13-9113.5 La prototipazione rapida 13-96

13.5.1 Introduzione 13-9613.5.2 Le fasi del ciclo di prototipazione rapida 13-9813.5.3 Applicazioni delle tecniche di prototipazione rapida 13-10013.5.4 Classificazione delle tecniche RP 13-101

13.5.4.1 Classificazione secondo il materiale utilizzato 13-10113.5.4.2 Classificazione secondo la realizzazione della forma 13-102

13.5.5 L’introduzione delle tecniche RP nel moderno tessuto produttivo 13-10213.5.6 Generalità sui sistemi di prototipazione rapida 13-10613.5.7 Stereolitografia (SLA) 13-107

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XXIII

13.5.7.1 I materiali 13-10813.5.7.2 Le macchine 3D Systems 13-11113.5.7.3 Le macchine Meiko 13-11313.5.7.4 La macchina Autostrade 13-114

13.5.8 Polyjet 13-11513.5.9 Selective Laser Sintering (SLS) 13-118

13.5.9.1 Il processo 13-11813.5.9.2 La soluzione 3D Systems 13-11913.5.9.3 La soluzione EOS 13-122

13.5.10 Fused Deposition Modeling (FDM) 13-12513.5.10.1 Il processo 13-12613.5.10.2 Le macchine 13-12713.5.10.3 I materiali utilizzati 13-129

13.5.11 Laminazione di fogli di carta (LOM) 13-13113.5.11.1 Il processo 13-13113.5.11.2 La soluzione Kira 13-132

13.5.12 Stampa tridimensionale (3DP) 13-13313.5.12.1 La soluzione Zcorporation 13-134

13.5.13 Multi Jet Modeling (MJM) 13-13613.5.14 Drop On Demand (plottaggio tridimensionale DOD) 13-138

13.5.14.1 Il processo 13-13813.5.14.2 La macchina 13-139

13.5.15 Caratteristiche riepilogative dei sistemi RP 13-14113.5.15.1 Fascia di ingresso 13-14113.5.15.2 Fascia intermedia 13-14113.5.15.3 Fascia alta 13-141

13.6 Il rapid casting 13-14213.6.1 Introduzione 13-14213.6.2 Tecniche dirette di rapid casting 13-143

13.6.2.1 EOSINT S700 13-14313.6.2.2 Prometal S15 13-14713.6.2.3 La tecnica Zcast 13-15013.6.2.4 Il kit per il rapid tooling di 3D Systems 13-15113.6.2.5 EOSINT M250 Xtended 13-15313.6.2.6 Prometal R2 e R10 13-155

13.6.3 Tecniche indirette di rapid casting 13-15613.6.3.1 Spin casting 13-15713.6.3.2 Elementi per microfusione 13-15813.6.3.3 Tecnica Zcast mista 13-16313.6.3.4 V-Process 13-16513.6.3.5 Il processo metal part casting 13-17013.6.3.6 Processo SpeedVac 13-171

Bibliografia 13-172

Libro_Manuale_Fonderia.indb 23 13-05-2008 9:30:32

XXIV

CAPITOLO 14 - ASPETTI ECONOMICI DELLA FONDERIA 14-1di A. Gatto

14.1 Introduzione 14-114.2 Criteri di scelta di una soluzione produttiva 14-314.3 L’aspetto energetico 14-7Bibliografia 14-8

CAPITOLO 15 - FORMAZIONE DEL PERSONALE, IGIENE E SICUREZZA DELL’AMBIENTE DI LAVORO NELLE FONDERIE 15-1di C. Giardini

15.1 Premessa 15-115.2 Effetti sulla salute 15-215.3 I principi della prevenzione 15-2

15.3.1 Ricevimento di una nuova attrezzatura 15-215.3.2 Installazione della macchina o del motore 15-315.3.3 I rischi meccanici 15-315.3.4 Adattamento dei dispositivi di protezione 15-415.3.5 Rischi per gli addetti alle regolazioni, alle manutenzioni,

alla movimentazione 15-515.3.6 Altri rischi di cui tenere conto per un’attrezzatura di lavoro 15-515.3.7 La manutenzione preventiva 15-5

15.4 La normativa 15-615.5 La marcatura CE 15-9

15.5.1 Dichiarazione di Conformità 15-1115.5.2 Fascicolo tecnico 15-1215.5.3 Manuale d’uso e manutenzione 15-14

15.6 Marcatura CE nel settore elettrico ed elettronico - Direttive BT ed EMC 15-1415.7 Acquisto di una macchina o impianto 15-1615.8 Lista di controllo di sicurezza per una fonderia 15-18

15.8.1 Premessa 15-1815.8.2 Lista di controllo per una fonderia 15-19

15.9 Sistemi di sicurezza e protezione: vari tipi di ripari e criteri di scelta 15-2215.10 Sistemi e dispositivi di comando e controllo 15-31

15.10.1 Generalità 15-3115.10.2 Avviamento 15-3315.10.3 Dispositivo di arresto 15-3415.10.4 Selettore modale di funzionamento 15-35

15.11 Formazione 15-3515.11.1 Premessa 15-3515.11.2 Generalità 15-35

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XXV

15.11.3 Valutazione dell’apprendimento 15-3815.11.4 Formazione e D.Lgs. 626/94 15-39

Bibliografia 15-41

CAPITOLO 16 - QUALITÀ E CERTIFICAZIONE 16-1di C. Fragassa

16.1 Introduzione alla qualità industriale 16-116.2 Evoluzione storica del concetto di qualità 16-2

16.2.1 Primo imperativo: imparare a produrre 16-216.2.2 Produttività e controllo di processo 16-316.2.3 Dal controllo di processo al controllo di prodotto 16-416.2.4 Dal controllo di prodotto all’assicurazione di qualità 16-516.2.5 Un controllo totale della qualità 16-616.2.6 Verso la gestione completa della qualità 16-716.2.7 Il moderno concetto di qualità 16-8

16.3 Qualità e profitto 16-916.3.1 Il valore diretto della qualità 16-916.3.2 Il valore indiretto della qualità 16-1016.3.3 Costi della qualità 16-10

16.3.3.1 Costi di prevenzione 16-1116.3.3.2 Costi di validazione 16-1216.3.3.3 Costi di malfunzionamento 16-12

16.4 L’applicazione dei concetti di qualità 16-1216.5 Qualità di progetto: la progettazione al servizio della qualità 16-16

16.5.1 La fase iniziale del progetto 16-1616.5.2 Sviluppo di funzioni di qualità (QFD) 16-1816.5.3 L’Ingegneria Simultanea 16-20

16.6 Quando qualità vuol dire sicurezza 16-2016.6.1 Valutazione del rischio durante l’attività di progettazione 16-2016.6.2 Analisi preliminare del pericolo 16-2116.6.3 Analisi delle criticità (FMEA) 16-2116.6.4 Gli alberi di guasto (FTA) 16-27

16.7 Qualità di prodotto: il processo è sotto controllo 16-3216.7.1 Obiettivo: ridurre la variabilità 16-3216.7.2 Controllo statistico di processo 16-3416.7.3 Carte di controllo 16-3516.7.4 La raccolta dati 16-3616.7.5 Interpretazione delle carte di controllo 16-3716.7.6 Utilizzo delle carte di controllo 16-39

16.8 Qualità di processo: un’ingegneria per la manutenzione 16-4116.8.1 Il sistema di manutenzione nel contesto aziendale 16-41

Libro_Manuale_Fonderia.indb 25 13-05-2008 9:30:33

XXVI

16.8.2 Manutenzione e costi 16-4216.8.3 Controllo dei costi di manutenzione 16-4416.8.4 Politiche di manutenzione 16-45

16.8.4.1 Manutenzione correttiva 16-4516.8.4.2 Manutenzione preventiva 16-4616.8.4.3 Manutenzione preventiva a data costante 16-4716.8.4.4 Manutenzione preventiva a periodo costante 16-4816.8.4.5 Manutenzione secondo condizione (predittiva) 16-48

16.8.5 Passaggio da una cultura reattiva a una proattiva 16-4916.8.5.1 Manutenzione produttiva (TPM) 16-4916.8.5.2 Manutenzione migliorativa 16-5016.8.5.3 Manutenzione basata sull’affidabilità (RCM) 16-51

16.8.6 Sistemi informativi 16-5216.9 Approccio integrato RCM-FMEA: un esempio 16-53

16.9.1 Presentazione della fonderia 16-5316.9.2 Standard per definire una metodologia 16-5416.9.3 Analisi globale del sito industriale 16-5516.9.4 Analisi dei guasti e scelta delle azioni manutentive 16-5516.9.5 Modifiche sull’organizzazione 16-5516.9.6 Ottimizzazione delle procedure di manutenzione 16-57

16.10 La certificazione di qualità 16-5716.10.1 ISO 9000: norme orientate alla soddisfazione del cliente 16-5716.10.2 La necessità di un riordinamento normativo 16-5816.10.3 VISION 2000: norme di gestione completa della qualità 16-6016.10.4 Certificarsi o non certificarsi 16-60

16.11 Prescrizioni generali per l’approvazione 16-6116.11.1 Requisiti ai fini dell’approvazione 16-61

16.12 Certificazione di prodotto 16-6216.12.1 Informazioni necessarie all’approvazione 16-6216.12.2 Scelta del materiale 16-6216.12.3 Programma di prove 16-6316.12.4 Prove sul materiale base 16-6316.12.5 Prove di saldabilità 16-64

Bibliografia 16-65

CAPITOLO 17 - MARKETING E COMUNICAZIONE 17-1di E. Caruso

17.1 Premessa 17-117.2 Il marketing 17-217.3 La comunicazione 17-7

17.3.1 La pubblicità 17-7

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XXVII

17.3.2 Le riviste specializzate tecnico-professionali 17-917.3.3 Le pubbliche relazioni 17-1117.3.4 Partecipazione a fiere e mostre 17-1217.3.5 La comunicazione organizzativa 17-1317.3.6 La sponsorizzazione 17-1317.3.7 Internet 17-1417.3.8 Il marchio 17-1517.3.9 Merchandising e punti di vendita 17-1617.3.10 L’identità 17-1717.3.11 Il prodotto 17-1817.3.12 Gli interventi nel sociale 17-1917.3.13 Le promozioni 17-2017.3.14 La comunicazione economico-finanziaria 17-21

17.4 Conclusione 17-21Bibliografia 17-22

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