Qual è il processo di fusione? Una guida alle fusioni di tubi

Qual è il processo di fusione? Una risposta diretta

La fusione è il processo di fabbricazione che consiste nel versare il metallo fuso in una cavità dello stampo sagomata come la parte finale, quindi lasciarlo raffreddare e solidificare prima di rimuoverlo dallo stampo. È uno dei più antichi metodi di lavorazione dei metalli ancora ampiamente utilizzato nell'industria e rimane il modo principale in cui vengono prodotti i tubi fusi, poiché la fusione consente di formare forme complesse, cave e resistenti alla pressione in un unico passaggio anziché lavorate a macchina da un materiale solido.

Questo articolo esamina ciascuna fase del processo di casting in ordine, quindi si concentra specificamente su come getti di tubi sono prodotti, ispezionati e specificati per applicazioni industriali e municipali.

Il processo di casting, passo dopo passo

Anche se le tecniche specifiche variano, quasi tutti i processi di fusione seguono la stessa sequenza principale, dalla progettazione del modello alla parte finita:

1. Creazione del modello: una replica della parte finale, generalmente realizzata in legno, metallo o plastica e leggermente sovradimensionata per tenere conto del ritiro del metallo durante il raffreddamento
2. Creazione di stampi: imballaggio di sabbia, ceramica o uno stampo di metallo permanente attorno al modello per formare la cavità che riceverà il metallo fuso
3. Fusione: riscaldamento del metallo, tipicamente ferro, acciaio o lega di alluminio, in un forno a temperature intermedie 1.200°C e 1.600°C a seconda della lega
4. Colata: trasferimento del metallo fuso nella cavità dello stampo attraverso un sistema di colata progettato per controllare il flusso e ridurre al minimo la turbolenza
5. Raffreddamento e solidificazione: consente al metallo di raffreddarsi a una velocità controllata, poiché la velocità di raffreddamento influisce direttamente sulla struttura dei grani e sulla resistenza finale
6. Shakeout e finitura: rimozione del materiale dello stampo, taglio di cancelli e colonne montanti e pulizia della superficie mediante molatura o granigliatura
7. Ispezione: controllo dell'accuratezza dimensionale, della solidità interna e delle proprietà meccaniche prima che la parte venga approvata per l'uso

Metodi di fusione comuni utilizzati per la produzione di tubi

Colata centrifuga

La fusione centrifuga è il metodo dominante per la fusione dei tubi, in particolare dei tubi in ghisa duttile. Il metallo fuso viene versato in uno stampo cilindrico a rotazione rapida e la forza centrifuga spinge il metallo verso l'esterno contro la parete dello stampo, formando una parete del tubo densa e uniforme mentre le impurità e i gas più leggeri migrano verso il foro centrale, dove vengono rimossi.

Colata in sabbia

La fusione in sabbia viene utilizzata per raccordi, flange e componenti di tubi di forma irregolare che non si adattano alla simmetria rotazionale richiesta dalla fusione centrifuga. Si tratta di un metodo flessibile e a basso costo, adatto a volumi di produzione inferiori e a geometrie di raccordo complesse come gomiti e T.

Perché la fusione è il metodo preferito per la produzione di tubi

La fusione produce un tubo con spessore della parete uniforme e diametro interno costante in un'unica fase di formatura, essenziale per tubazioni che trasportano acqua, gas o fluidi industriali sotto pressione. I tubi in ghisa sferoidale prodotti tramite fusione centrifuga raggiungono tipicamente una resistenza alla trazione di 420MPa o superiore, combinato con l’allungamento necessario per resistere alle fessurazioni dovute ai movimenti del terreno e ai picchi di pressione: una combinazione difficile da ottenere economicamente con altri metodi di produzione.

Materialei comuni per la fusione di tubi

Controllo qualità per getti di tubi

Poiché i tubi fusi spesso trasportano fluidi pressurizzati, gli standard di ispezione sono più severi rispetto a quelli di molti altri componenti fusi. I controlli comuni includono:

• Prova di pressione idrostatica , dove ciascun tubo viene testato a pressioni ben superiori alla pressione di esercizio nominale per confermare che possa resistere alle condizioni di servizio senza perdite
• Misurazione dello spessore della parete utilizzando calibri a ultrasuoni per confermare l'uniformità attorno all'intera circonferenza
• Ispezione visiva e con liquidi penetranti per rilevare crepe o porosità superficiali
• Analisi della composizione chimica per confermare che la lega soddisfa gli standard specificati, come ASTM A536 per la ghisa duttile

Scegliere il pezzo fuso giusto per un progetto

La selezione dovrebbe iniziare con la pressione operativa e il fluido trasportato: i sistemi idrici comunali in genere specificano tubo in ghisa sferoidale classificato Classe 350 o superiore , mentre le linee chimiche o del vapore industriale ad alta pressione spesso richiedono acciaio fuso o acciaio inossidabile sia per robustezza che per resistenza alla corrosione. Anche le condizioni del terreno sono importanti: i tubi che attraversano un terreno corrosivo o altamente acido dovrebbero includere un rivestimento in polietilene o un rivestimento protettivo indipendentemente dal materiale di base.

Gli ingegneri che specificano i tubi fusi dovrebbero anche confermare la certificazione del produttore rispetto agli standard pertinenti, poiché i pezzi fusi certificati da terze parti sono sottoposti a test idrostatici e chimici coerenti che i prodotti autocertificati non possono non fare, riducendo il rischio di guasti prematuri nelle applicazioni infrastrutturali critiche.