ITMO20110159A1 - Processo di colata in conchiglia di formatura, apparato e impianto per realizzarlo - Google Patents

Description

Descrizione

Processo di colata in conchiglia di formatura, apparato e impianto per realizzarlo

La presente invenzione concerne un processo di colata in conchiglia di formatura per ottenere getti tramite fusione o colata, in particolare realizzati in leghe metalliche non ferrose. L’invenzione concerne altresì un apparato che consente di attuare il processo di colata in conchiglia di formatura per ottenere tali getti, e un impianto comprendente il suddetto apparato.

In particolare, il processo, l’apparato e l’impianto secondo l’invenzione possono essere convenientemente impiegati per formare getti tramite colata in bassa pressione a partire da leghe metalliche di rame ed alluminio.

Gli impianti di tipo noto per realizzare processi di colata in bassa pressione in conchiglia di formatura comprendono un forno disposto per scaldare la massa metallica che, una volta fusa, sarà successivamente colata all’interno della conchiglia di formatura. Quest’ultima à ̈ formata da due semiconchiglie (formanti i due semistampi) mobili l’una rispetto all’altra tra una configurazione di apertura e una configurazione di chiusura.

Nel processo di colata, inizialmente le semiconchiglie sono nella configurazione di apertura, ossia distanti tra loro, per consentire ad un operatore di applicare al loro interno, se previste, una o più anime in sabbia in opportune posizioni destinate a formare le forme interne del getto (in genere in getti di forma complessa). Si noti che, prima che l’operatore applichi le anime, le semiconchiglie sono già state pulite da ogni residuo del ciclo di formatura precedente.

Successivamente le semiconchiglie sono movimentate l’una verso l’altra tramite un’attrezzatura porta-conchiglia fino a giungere nella configurazione di chiusura, in cui le semiconchiglie sono in mutuo contatto a formare la conchiglia di formatura, ossia lo stampo entro il quale verrà formato il getto.

A questo punto la massa metallica fusa viene colata dal forno all’interno della conchiglia dove essa solidifica, raffreddandosi, grazie allo scambio di calore tra metallo liquido e pareti (metalliche) delle semiconchiglie. La temperatura di queste ultime à ̈ infatti molto inferiore di quella della massa metallica fusa proveniente dal forno. Con un gradiente di temperatura così elevato, il raffreddamento della massa fusa, e quindi la solidificazione del getto, avviene in un tempo molto breve, tipicamente di pochi secondi. In particolare, il tempo di raffreddamento dipende, oltre che dalle caratteristiche chimico-fisiche del metallo fuso, dalla massa della conchiglia e dalla conducibilità termica del materiale metallico con cui essa à ̈ realizzata. Successivamente, una volta che il getto si à ̈ solidificato, le due semiconchiglie vengono allontanate l’una dall’altra per tornare alla configurazione di apertura. L’operatore, o in alternativa un sistema automatizzato, può quindi prelevare il getto solidificato così ottenuto per verificarne la qualità ed eventualmente sottoporlo a successive lavorazioni meccaniche e/o a trattamenti termici. I getti ottenuti per mezzo del processo di fusione appena descritto presentano, a livello microscopico, una struttura dendritica dei grani cristallini. La struttura dendritica à ̈ tipica per leghe ottenute tramite processi che prevedano un raffreddamento molto rapido della massa metallica fusa, in particolare per leghe non ferrose come ad esempio leghe di rame o di alluminio.

I getti ottenuti tramite questo processo, a causa di questa struttura dendritica del grano cristallino, presentano il grave inconveniente di avere proprietà meccaniche piuttosto scarse, in particolare elevata fragilità che può provocare fratture o cricche nel getto e quindi, nell’uso, rotture improvvise nel componente meccanico ottenuto dal getto, e, conseguentemente, ingenti danni a cose e/o persone.

Ulteriori svantaggi si evidenziano nel caso in cui il getto debba essere realizzato colando la massa metallica fusa all’interno di una conchiglia in cui à ̈ posizionato un pezzo o elemento solido realizzato in una differente lega metallica, tipicamente per ottenere un getto complesso comprendente porzioni di differente composizione, ad esempio un ingranaggio per riduttore avente albero centrale e corona dentata rispettivamente in acciaio e lega di rame. In questo caso, il processo di fusione sopra descritto porta alla formazione, durante il raffreddamento, di linee di giunzione nelle zone in cui la massa metallica si unisce alle superfici del pezzo pre-posizionato. Le suddette linee di giunzione possono costituire il punto di innesco di cricche, le quali possono determinare una frattura nel componente meccanico ottenuto dal getto.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ migliorare i processi noti di colata in conchiglia di formatura per leghe metalliche, in particolare leghe non ferrose di rame o di alluminio.

Altro scopo à ̈ realizzare un processo di colata che consenta di ottenere un getto sostanzialmente privo di struttura dendritica del grano cristallino ed avente elevate proprietà meccaniche.

Ulteriore scopo à ̈ realizzare un processo di colata che consenta di ottenere un getto sostanzialmente privo di linee di giunzione tra porzioni adiacenti aventi diversa composizione.

Un altro scopo à ̈ ottenere un processo di fusione che permetta di evitare sprechi di materiale durante la formazione del getto, così da limitare i costi di produzione.

Un altro scopo ancora à ̈ quello di realizzare un apparato ed un impianto che consentano di realizzare il processo di colata secondo l’invenzione.

Secondo l’invenzione à ̈ previsto un processo come definito nella rivendicazione 1.

Secondo l’invenzione à ̈ inoltre previsto un apparato come definito nella rivendicazione 8.

Secondo l’invenzione à ̈ previsto anche un impianto come definito nella rivendicazione 17.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne mostrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

Figura 1 à ̈ una sezione trasversale schematica di un apparato per ottenere un getto tramite un processo di colata in conchiglia di formatura secondo l’invenzione;

Figura 2 à ̈ una vista in pianta, schematica, di un apparato e di un impianto comprendente l’apparato di figura 1;

Figura 3 à ̈ una sezione trasversale schematica di una variante dell’apparato di figura 1;

Figura 4 à ̈ una vista prospettica dell’apparato mostrato in figura 3.

Con riferimento alla figura 1 Ã ̈ illustrato un apparato 1 per ottenere getti utilizzando un processo di colata in conchiglia di formatura.

L’apparato 1 à ̈ adatto per essere utilizzato sia in un sistema di colata in bassa pressione, sia in un sistema di colata a gravità.

L’apparato 1 può inoltre operare sia in modalità manuale, in cui à ̈ richiesta la presenza di un operatore, sia in modalità automatica o semiautomatica.

L’apparato 1 comprende una conchiglia di formatura 2 formata da due parti 21, 22, cosiddette semiconchiglie 21, 22, formanti la conchiglia 2 quando sono disposte nella configurazione di chiusura mostrata in figura 1, ossia in contatto tra loro.

In una versione non raffigurata, la conchiglia di formatura 2 comprende più di due parti, ad esempio tre oppure quattro stampi che cooperano tra loro nella configurazione di chiusura in modo da formare la conchiglia di formatura 2. La conchiglia di formatura 2 definisce al suo interno una cavità 10 sagomata in base alla forma che si vuole ottenere per il getto.

La conchiglia di formatura 2 à ̈ montata su mezzi manipolatori 3, 23 provvisti di almeno due bracci ciascuno dei quali supportante una rispettiva semiconchiglia. In particolare, le semiconchiglie 21, 22 sono supportate da una rispettiva flangia disposta ad un’estremità del rispettivo braccio dei mezzi manipolatori 3, 23. L’apparato 1 comprende inoltre mezzi a giunto 4, flessibili e/o elastici, interposti tra le semiconchiglie di formatura 21, 22 ed i mezzi manipolatori 3, 23.

Tra le due semiconchiglie 21, 22 à ̈ definito un canale di colata 5 disposto per essere attraversato da una massa metallica fusa 20, in particolare da una lega metallica fusa, in fase liquida o semisolida, così da riempire l’interno della cavità 10.

L’apparato 1 comprende, inoltre, mezzi vibranti 6 per porre in vibrazione la conchiglia di formatura 2 mentre la massa metallica fusa 20 viene colata nella conchiglia. I mezzi vibranti 6 comprendono, ad esempio, motori elettrici a masse vibranti collegati alle semiconchiglie 21, 22. In alternativa, i mezzi vibranti 6 possono comprendere dispositivi pneumatici a turbina o a sfere che generano una vibrazione, la quale viene poi trasmessa, tramite un collegamento meccanico, alle semiconchiglie di formatura 21, 22.

I mezzi vibranti 6 possono essere fissati a ciascuna delle semiconchiglie 21, 22 (come mostrato in figura 1), oppure possono essere disposti anche in una diversa posizione nell’apparato 1. In quest’ultimo caso, la vibrazione generata dai mezzi vibranti 6 viene quindi trasmessa alla conchiglia di formatura 2, ad esempio tramite un collegamento meccanico, come ad esempio nel caso in cui i mezzi vibranti siano un dispositivo pneumatico.

L’apparato 1 comprende mezzi pressori 7 disposti per comprimere la massa metallica fusa 20 che si sta raffreddando all’interno della conchiglia di formatura 2. I mezzi pressori 7 comprendono, ad esempio, un elemento di spinta 9 agente sulla massa metallica fusa 20 all’interno della cavità 10 ed un pistone 8 ad azionamento idraulico che movimenta lungo una direzione A detto elemento di spinta 9. L’elemento di spinta 9 entra in contatto con la massa metallica fusa 20 esercitando pressione tramite opportune aperture ricavate nella semiconchiglia 21.

L’apparato 1 à ̈ provvisto altresì di mezzi termoregolatori 17, 18, 24, 25 associati alle semiconchiglie 21, 22 e disposti per controllare il gradiente termico di raffreddamento della massa metallica fusa 20 al fine di regolarne il processo di raffreddamento/solidificazione. I mezzi termoregolatori comprendono una pluralità di sonde 24, 25 che monitorano termicamente la conchiglia di formatura 2 e dispositivi di riscaldamento e raffreddamento 17, 18, agendo sui quali à ̈ possibile controllare il gradiente termico del processo di solidificazione.

L’apparato 1 comprende, inoltre, un forno di fusione 11 disposto per scaldare la massa metallica e portarla allo stato liquido o semisolido. Il forno di fusione 11 comprende un condotto di alimentazione 12 che collega la vasca del forno di fusione 11 (in corrispondenza di una quota verticale inferiore rispetto al livello della massa metallica fusa) con il fondo della conchiglia di formatura 2, che à ̈ in genere disposta superiormente al forno come mostrato in figura 1.

Il condotto di alimentazione 12 termina con un bocchello 13 attraverso il quale la massa metallica fusa 20 passa nel canale di colata 5 per giungere infine nella cavità 10 della conchiglia di formatura 2.

Nel caso in cui l’apparato 1 sia utilizzato in un sistema di colata in bassa pressione, il forno di fusione 11 à ̈ pressurizzato con aria e/o azoto tramite mezzi di pressurizzazione 19. Grazie all’aumento di pressione all’interno del forno di fusione 11, la massa metallica fusa 20 risale il condotto di alimentazione 12 fino a riempire completamente il canale di colata 5 e la cavità 10 della conchiglia di formatura 2.

L’apparato 1 comprende un sistema di controllo 14 che consente di comandare e regolare una pluralità di variabili di funzionamento dell’apparato stesso. In particolare, il sistema di controllo 14 consente di comandare e regolare: una pressione all’interno del forno di fusione 11 tramite la presenza di una valvola proporzionale 26; una pressione esercitata dall’elemento di spinta 9 sulla massa metallica fusa 20, azionando opportunamente il pistone 8 ad azionamento idraulico; un raffreddamento della massa metallica fusa 20, azionando opportunamente i dispositivi di riscaldamento e raffreddamento 17, 18 in funzione dei valori di temperatura che le sonde 24, 25 inviano al sistema di controllo 14.

Il funzionamento dell’apparato 1 viene descritto nel seguito e comprende il processo di colata in conchiglia di formatura per ottenere getti, anch’esso oggetto della presente invenzione. In particolare, detto processo di colata può essere vantaggiosamente utilizzato per ottenere getti a partire da una massa metallica fusa, ad esempio in una lega metallica non ferrosa, come una lega di rame o alluminio. Inoltre, il processo di colata può essere impiegato sia in un sistema di colata in bassa pressione, sia in un sistema di colata a gravità. In entrambi i casi, il processo di colata può essere attuato manualmente da un operatore, oppure in maniera automatica o semiautomatica dall’apparato 1.

In una fase iniziale del processo, à ̈ previsto scaldare una massa metallica all’interno di un forno di fusione 11, così che, dopo un certo tempo vi sia una massa metallica fusa 20 allo stato liquido o semisolido. Il tempo per cui deve essere scaldata la massa metallica à ̈ funzione della quantità di materiale all’interno del forno di fusione 11 e delle caratteristiche del materiale stesso. In questa fase, le semiconchiglie 21, 22 della conchiglia di formatura 2 sono distanziate l’una dall’altra (come mostrato in figura 2) e l’operatore può applicare, in opportune posizioni internamente alle semiconchiglie, una o più anime in sabbia. Ciò si rende in genere necessario quando il getto che si desidera ottenere ha una forma molto complessa. Infatti lo spazio occupato dall’anima non viene occupato dalla massa metallica fusa durante il processo di colata poiché à ̈ destinato a definire le forme interne del getto. Si noti inoltre che all’interno delle semiconchiglie 21, 22 possono essere disposti in opportune posizioni uno o più elementi di riempimento, cosiddetti “maschi†, attorno ai quali verrà colata la massa fusa. Gli elementi di riempimento rimangono incorporati nel getto e vengono utilizzati, ad esempio, quando si desidera ottenere una particolare distribuzione della masse.

Ciò avviene in una posizione di assemblaggio B, mostrata in figura 2, in cui l’operatore può applicare, in opportune posizioni, le eventuali anime e/o gli eventuali elementi di riempimento. Dopodiché, sempre nella posizione di assemblaggio B i mezzi manipolatori 3, 23 movimentano le semiconchiglie 21, 22 dalla configurazione di apertura verso la configurazione di chiusura.

Successivamente le semiconchiglie 21, 22, supportate dai rispettivi bracci dei mezzi manipolatori 3, 23 vengono avvicinate reciprocamente finchà ̈ non giungono in una configurazione di chiusura, nella quale formano la conchiglia di formatura 2 provvista internamente della cavità 10 (figura 1). I mezzi manipolatori 3, 23 movimentano quindi la conchiglia di formatura 2 dalla posizione di assemblaggio B ad una posizione di colata C (mostrata con linea tratteggiata in figura 2) in cui le semiconchiglie 21, 22 sono nella configurazione di chiusura e la conchiglia di formatura 2 viene disposta in modo che il canale di colata 5 sia accoppiato con il bocchello 13 del forno di fusione 11; la conchiglia di formatura 2 à ̈ in genere disposta al di sopra del forno di fusione 11.

A questo punto, il sistema di controllo 14 dell’apparato 1 pressurizza il forno di fusione 11 con aria oppure azoto, cosicché la massa metallica fusa 20 risale il condotto di alimentazione 12 del forno di fusione 11 verso il bocchello 13. La massa metallica fusa 20 attraversa il bocchello 13 e viene colata, allo stato liquido, attraverso il canale di colata 5 nella cavità 10, riempiendola.

Durante l’operazione di colata della massa metallica fusa 20, il processo prevede di vibrare la conchiglia di formatura 2. La vibrazione della conchiglia di formatura 2 à ̈ ottenuta tramite i mezzi vibranti 6 agenti sulle semiconchiglie 21, 22 come mostrato in figura 1.

Il processo di colata prevede in particolare che la conchiglia di formatura 2 sia mantenuta in vibrazione fino al suo completo riempimento. Si noti che la vibrazione della conchiglia di formatura 2 può proseguire anche durante il processo di solidificazione della massa metallica fusa 20. Si noti che la frequenza di vibrazione con cui viene fatta vibrare la conchiglia di formatura 2 à ̈ funzione della quantità di massa metallica fusa 20 contenuta al suo interno e/o del materiale con cui à ̈ realizzata la conchiglia di formatura 2.

Ad esempio, test sperimentali eseguiti su una massa metallica costituita da una lega di rame all’85% e stagno al 12%, hanno mostrato che la frequenza di vibrazione ottimale à ̈ compresa nell’intervallo 30Hz – 1000Hz.

In questo modo, grazie alla vibrazione della conchiglia di formatura 2, la massa metallica fusa viene mescolata così da rompere i legami tra le macrostrutture dendritiche che ne caratterizzano i grani cristallini.

Si noti che, grazie al mescolamento dovuto alla vibrazione, man mano che la massa metallica si raffredda le sue molecole si aggregano prima secondo una struttura cosiddetta “a rosetta†, e successivamente secondo una struttura globulare (di cui la struttura “a rosetta†à ̈ precursore).

Una volta terminata l’immissione di massa metallica fusa 20, quest’ultima inizia a raffreddarsi rapidamente fino a solidificarsi completamente, originando in questo modo il getto desiderato. Il getto così ottenuto presenta quindi molecole aggregate secondo una struttura globulare.

Il processo di colata prevede di controllare il gradiente termico di raffreddamento della massa metallica fusa 20 per regolarne il processo di solidificazione. Si vuole infatti evitare un raffreddamento eccessivamente rapido della massa metallica fusa 20, per evitare il ri-formarsi di strutture dendritiche dei grani cristallini. La temperatura della massa metallica fusa 20 Ã ̈ rilevata dalle sonde 24, 25, che inviano il segnale di temperatura rilevato al sistema di controllo 14, il quale a sua volta aziona in retroazione opportunamente i dispositivi di riscaldamento e raffreddamento 17, 18.

In particolare, se i valori di temperatura decrescono molto rapidamente nel tempo, il sistema di controllo 14 aziona per un certo tempo i dispositivi riscaldatori, mentre al contrario, se i valori di temperatura decrescono troppo lentamente nel tempo, il sistema di controllo 14 aziona per un certo tempo i dispositivi raffreddatori.

Ad esempio per una massa metallica costituita da una lega di rame all’85% e stagno al 12%, i test hanno mostrato che la il gradiente di temperatura di raffreddamento ottimale à ̈ compreso nell’intervallo 20-100°C /minuto.

Il processo prevede inoltre di comprimere la massa metallica che si sta raffreddando tramite i mezzi pressori 7. Il sistema di controllo 14 aziona questi ultimi in modo che l’elemento di spinta 9 movimentato da un pistone 8 eserciti una pressione sulla massa metallica fusa 20, ad esempio compresa tra 50 e 300 MPa. Si noti tuttavia che, nel caso in cui siano presenti delle anime in sabbia all’interno della conchiglia di formatura 2, il sistema di controllo 14 non attiva i mezzi pressori 7 e non viene esercitata alcuna pressione sulla massa metallica fusa 20 per evitare danneggiamenti delle anime.

Una volta terminato il processo di solidificazione della massa metallica 20, e ottenuto pertanto il getto, à ̈ previsto che l’operatore, o in alternativa un sistema automatizzato, estragga il getto dalla conchiglia di formatura 2. Per fare ciò, le semiconchiglie 21, 22 vengono allontanate l’una dall’altra riportandosi nella configurazione di apertura. Successivamente à ̈ previsto riscaldare in un forno di rinvenimento 15 il getto ottenuto dall’apparato 1 secondo il processo sopra descritto. In tal modo, il getto viene riscaldato fino ad una temperatura di rinvenimento caratteristica del materiale con cui esso à ̈ realizzato. Il riscaldamento a tale temperatura consente di stabilizzare le molecole nella struttura globulare ottenuta al termine del processo di colata dell’invenzione.

A questo punto l’operatore, o in alternativa un sistema automatizzato, può eseguire le operazioni di pulitura delle semiconchiglie 21, 22 in modo da predisporre l’apparato 1 per un nuovo ciclo di lavoro.

Si noti che l’apparato 1 secondo l’invenzione può essere compreso in un impianto 30, illustrato schematicamente, a titolo di esempio, nella figura 2.

L’impianto 30 può comprendere, oltre all’apparato 1, anche il forno di rinvenimento 15 e una pluralità di dispositivi 16, quali ad esempio caricatori automatici o dispositivi di scarico dei getti, che possono essere convenientemente associati all’apparato 1 per automatizzarne, almeno in parte, il funzionamento.

Grazie al processo di colata dell’invenzione, e all’apparato per attuare detto processo, à ̈ possibile ottenere un getto, in particolare realizzato tramite fusione o colata di una lega metallica non ferrosa, che a livello microscopico presenta una struttura globulare del grano cristallino.

Come detto, nel processo di colata oggetto dell’invenzione, à ̈ possibile ottenere una struttura globulare del grano cristallino ponendo in vibrazione la conchiglia di formatura 2. Tale vibrazione prosegue finchà ̈ la conchiglia di formatura 2 non à ̈ riempita pressoché completamente con la massa metallica fusa 20, e può proseguire anche durante il processo di solidificazione di quest’ultima. La frequenza di vibrazione à ̈ funzione del materiale della massa metallica fusa 20.

Per ottenere la struttura globulare del grano cristallino grazie alla vibrazione della massa metallica fusa ad un’opportuna frequenza, il processo di colata sfrutta un noto fenomeno della chimica, cosiddetto “tissotropia†. Quest’ultimo fenomeno interessa solamente alcuni materiali, ad esempio le leghe di rame o di alluminio, e consente di modificarne la struttura microscopica, a certe temperature, se sottoposti a vibrazioni.

Grazie alla struttura globulare, il getto così ottenuto à ̈ dotato di buone proprietà meccaniche. Ad esempio, il getto à ̈ caratterizzato da una minore fragilità e quindi presenta una migliore resistenza alla frattura. Ciò diminuisce significativamente la possibilità che si verifichino fratture improvvise nel componente meccanico ottenuto dal getto, e, di conseguenza, danni a cose e/o persone.

Con riferimento alle figure 3 e 4 à ̈ mostrata una porzione di un apparato 40 che à ̈ una variante dell’apparato illustrato in figura 1.

L’apparato 40 à ̈ disposto per formare un getto colando la massa metallica fusa 20 all’interno di una conchiglia di formatura 2 in cui à ̈ già pre-posizionato un pezzo o elemento solido 41 realizzato in una lega metallica differente da quella di cui à ̈ realizzata la massa metallica fusa 20.

L’apparato 40 à ̈ tipicamente utilizzato per ottenere un getto complesso comprendente porzioni di differente composizione, ad esempio un ingranaggio per riduttore avente albero centrale in acciaio e corona dentata in lega di rame.

In figura 3, nella quale gli elementi analoghi a quelli dell’apparato 1 di figura 1 sono indicati con gli stessi numeri di riferimento, à ̈ visibile il pezzo 41 (schematizzato come un albero) supportato, in corrispondenza di estremità mutuamente opposte del pezzo stesso, da due elementi di supporto 42, 43. Ciascun elemento di supporto 42, 43 à ̈ rispettivamente fissato ad una semiconchiglia 21, 22, le quali formano la conchiglia di formatura 2 quando sono nella configurazione di chiusura illustrata. La conchiglia di formatura 2 à ̈ montata sui mezzi manipolatori 3, 23 provvisti di almeno due bracci ciascuno dei quali supportante una rispettiva semiconchiglia.

La conchiglia di formatura 2 definisce al suo interno una cavità 10 anulare, disposta per essere riempita dalla massa metallica fusa 20 che viene colata al suo interno. Nell’esempio illustrato la cavità anulare 10 consente di formare una corona anulare sul pezzo 41, che à ̈ destinata, ad esempio, a formare una corona dentata.

I mezzi pressori 7, nella versione raffigurata, comprendono inoltre mezzi elastici 44, disposti per movimentare l’elemento di spinta 9 in modo che quest’ultimo possa esercitare pressione sulla massa metallica fusa 20 che si sta raffreddando/solidificando.

L’apparato 40 comprende inoltre mezzi vibranti 6 disposti per porre in vibrazione la conchiglia di formatura 2 mentre la massa metallica fusa 20 viene colata nella conchiglia. Come nel caso dell’apparato 1, i mezzi vibranti 6 possono comprendere, ad esempio, motori elettrici a masse vibranti collegati alle semiconchiglie 21, 22. In alternativa, i mezzi vibranti 6 possono comprendere dispositivi pneumatici a turbina o a sfere che generano una vibrazione, la quale viene poi trasmessa, tramite un collegamento meccanico, alle semiconchiglie di formatura 21, 22.

I mezzi vibranti 6 possono essere fissati a ciascuna delle semiconchiglie 21, 22 (come mostrato in figura 3), oppure possono essere disposti anche in una diversa posizione nell’apparato 40.

L’apparato 40 comprende altresì mezzi termoregolatori, non raffigurati e schematizzabili sostanzialmente come quelli illustrati in figura 1, associati alle semiconchiglie 21, 22 e disposti per controllare il gradiente termico di raffreddamento della massa metallica fusa 20 al fine di regolarne il processo di raffreddamento/solidificazione. I mezzi termoregolatori comprendono una pluralità di sonde che monitorano termicamente la conchiglia di formatura 2 e dispositivi di riscaldamento e raffreddamento, agendo sui quali à ̈ possibile controllare il gradiente termico del processo di solidificazione.

Si intende che sono state evidenziate le caratteristiche principali dell’apparato 40, al quale si può applicare, ad eccezione delle differenze ora evidenziate, ciò che à ̈ stato descritto in precedenza per l’apparato 1.

Il funzionamento dell’apparato 40 non viene qui descritto nel dettaglio poiché esso à ̈ sostanzialmente analogo al funzionamento dell’apparato 1 sopradescritto. Tale funzionamento comprende il processo di colata in conchiglia di formatura per ottenere getti, anch’esso oggetto della presente invenzione.

Oltre ai vantaggi già evidenziati per l’apparato 1 ed il processo di colata sopra descritti, un altro vantaggio dei getti ottenuti tramite l’apparato 40 à ̈ che sono sostanzialmente privi di linee di giunzione e/o di cricche da ritiro formate durante il processo di solidificazione, in particolare tra porzioni adiacenti aventi diversa composizione. Infatti, l’apparato 40 consente di evitare che durante il raffreddamento si formino queste linee di giunzione e/o cricche da ritiro nelle zone in cui la massa metallica si unisce alle superfici del pezzo preposizionato.

Si noti inoltre che grazie alla struttura dell’apparato 40 vengono rese minime le zone di giunzione tra il pezzo 41 pre-posizionato e la massa metallica fusa 20 che viene colata su di esso. In tal modo, à ̈ possibile evitare sprechi di materiale durante la formazione del getto, così da limitare i costi di produzione.

Sono inoltre possibili varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto e/o a quanto mostrato nei disegni allegati.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo di colata in conchiglia di formatura per ottenere un getto in lega metallica non ferrosa, in particolare una lega di rame o una lega di alluminio, comprendente le fasi di: - colare una massa metallica fusa (20) di detta lega metallica ad uno stato sostanzialmente liquido in una conchiglia di formatura (2); - porre in vibrazione detta conchiglia di formatura (2) ad una stabilita frequenza di vibrazione, almeno durante detto colare; e - controllare un gradiente termico di raffreddamento di detta massa metallica fusa (20) per regolarne il processo di solidificazione.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui detto porre in vibrazione detta conchiglia di formatura (2) comprende mantenere quest’ultima in vibrazione almeno fino al suo completo riempimento con detta massa metallica fusa (20).
3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1, oppure 2, in cui detta stabilita frequenza di vibrazione à ̈ funzione di una quantità di massa metallica fusa (20) e/o di caratteristiche fisico-chimiche di detta lega metallica.
4. 4. Processo secondo la rivendicazione 3, in cui detta stabilita frequenza di vibrazione à ̈ compresa tra 10Hz e 1500Hz, in particolare tra 30Hz e 1000Hz.
5. 5. Processo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui à ̈ previsto comprimere detta massa metallica (20) all’interno di detta conchiglia di formatura (2) durante detto processo di solidificazione.
6. 6. Processo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui una volta terminato detto processo di solidificazione di detta massa metallica (20), Ã ̈ previsto estrarre detto getto da detta conchiglia di formatura (2) e riscaldare detto getto fino ad una stabilita temperatura di rinvenimento, in particolare funzione di caratteristiche fisico-chimiche di detta lega metallica.
7. 7. Processo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto colare comprende colare in bassa pressione oppure colare a gravità.
8. 8. Apparato per ottenere un getto mediante colata di una lega metallica non ferrosa, in particolare una lega di rame o una lega di alluminio, comprendente una conchiglia di formatura (2) avente una cavità (10) disposta per ricevere una massa metallica fusa (20) di detta lega metallica, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi vibranti (6) per porre in vibrazione ad una stabilita frequenza di vibrazione detta conchiglia di formatura (2) mentre detta massa metallica fusa (20) viene colata all’interno di detta cavità (10) e mezzi termoregolatori (17, 18, 24, 25) disposti per controllare un gradiente termico di raffreddamento di detta massa metallica fusa (20) per regolarne il processo di solidificazione.
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 8, in cui detta conchiglia di formatura (2) comprende almeno due parti (21, 22) mobili tra una configurazione di apertura ed una configurazione di chiusura in cui esse formano detta cavità (10), dette parti della conchiglia di formatura (21, 22) essendo in particolare movimentate e supportate da rispettivi bracci di mezzi manipolatori (3, 23).
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 9, in cui detti mezzi vibranti (6) sono connessi a dette parti della conchiglia di formatura (21, 22) e sono scelti in un gruppo comprendente: motori elettrici a masse vibranti, dispositivi pneumatici a turbina.
11. 11. Apparato secondo la rivendicazione 9 oppure 10, in cui detta conchiglia di formatura (2) Ã ̈ mobile tra una posizione di assemblaggio (B) in cui dette parti della conchiglia di formatura (21, 22) possono essere disposte in detta configurazione di apertura ed una posizione di colata (C) in cui dette parti della conchiglia di formatura (21, 22) sono in configurazione di chiusura per ricevere detta massa metallica fusa da un forno (11).
12. 12. Apparato secondo la rivendicazione 11, comprendente mezzi di pressurizzazione (19) per pressurizzare, in particolare con aria e/o gas inerte detto forno (11) per realizzare una colata in bassa pressione.
13. 13. Apparato secondo una delle rivendicazioni da 8 a 11, in cui detti mezzi termoregolatori (17, 18, 24, 25) comprendono una pluralità di sonde (24, 25) che monitorano termicamente detta conchiglia di formatura (2) e mezzi di riscaldamento e raffreddamento (17, 18), agendo sui quali à ̈ possibile controllare il gradiente termico del processo di solidificazione, detta pluralità di sonde (24, 25) e detti mezzi di riscaldamento e raffreddamento (17, 18) essendo associati a dette parti della conchiglia di formatura (21, 22).
14. 14. Apparato secondo una delle rivendicazioni da 8 a 13, comprendente mezzi pressori (7) disposti per comprimere detta massa metallica fusa (20) all’interno di detta conchiglia di formatura (2).
15. 15. Apparato secondo la rivendicazione 14, in cui detti mezzi pressori (7) comprendono un pistone (8) ed un elemento di spinta (9), fissato a detto pistone (8), movimentato da quest’ultimo e disposto per esercitare una pressione su detta massa metallica fusa (20).
16. 16. Apparato secondo una delle rivendicazioni da 9 a 14, comprendente mezzi di controllo (14) connessi a detti mezzi termoregolatori (17, 18, 24, 25) per controllare detto gradiente termico di detta massa metallica (20) e/o connessi a mezzi di pressurizzazione (19) per controllare una pressione all’interno di detto forno (11).
17. 17. Impianto comprendente un apparato per ottenere un getto mediante colata di una lega metallica non ferrosa, come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 16.
18. 18. Impianto secondo la rivendicazione 17, comprendente un forno di rinvenimento (15) disposto per riscaldare detto getto, solidificato e ottenuto tramite detto apparato, fino ad una stabilita temperatura di rinvenimento, in particolare detta stabilita temperatura di rinvenimento essendo funzione di caratteristiche fisico-chimiche di detta lega metallica.