Definizione dei parametri:
Non conoscendo in dettaglio le condizioni al contorno del processo, per questo progetto di industrializzazione di un cappello abbiamo deciso di adottare dei valori peggiorativi rispetto a quelli che verranno utilizzati nella realtà: questo ci permette di garantirci un margine di miglioramento. Come temperatura del metallo è stato assunto un valore di 650°C per l’interno della camera dopo il versamento. Per il solo studio di colata del getto, senza la presenza dello stampo reale, abbiamo invece posto la temperatura delle matrici a 200°C. Non avendo realizzato lo studio termodinamico completo e non potendoci quindi basare su una giusta mappatura, abbiamo scelto di approssimare i risultati utilizzando una temperatura media. Nel caso invece della simulazione dello stampo reale abbiamo simulato la termica di ogni circuito, che può essere ad acqua o a olio a seconda delle necessità: l’obiettivo è di avere le matrici a 230/250°C.

L’intervento

Abbiamo innanzitutto realizzato lo studio di colata. In base alla nostra esperienza si è deciso di utilizzare una velocità agli attacchi compresa tra i 40 e i 45 m/s: un valore non troppo elevato – per non incorrere in problemi di usura precoce dello stampo -, ma neanche troppo basso per evitare che il materiale si raffreddi così velocemente da creare gocce fredde sul pezzo. Anche in questo caso, per avere un margine di miglioramento in macchina, abbiamo scelto di tenere una velocità di 2ª fase non superiore ai 3,5m/s.

Siamo poi passati al calcolo della pressione specifica e della pressa e, in base anche a opportuni parametri di sicurezza, abbiamo così definito la pressa necessaria. Il volume del getto, il diametro pistone e i dati relativi alla pressa utilizzata ci hanno quindi consentito di calcolare il tasso di riempimento. Definiti i parametri, siamo passati alla simulazione e ai test relativi a temperatura, velocità, material trace e air pressure. L’analisi dei risultati ci ha spinto ad adottare alcune modifiche, in particolare sugli attacchi, e di testare una seconda versione dello stampo prima di arrivare al risultato voluto.

I risultati

In particolare, l’analisi del primo modello ha evidenziato la tendenza del metallo a riempire per prima la zona centrale del pezzo e solo in un secondo momento l’esterno. Abbiamo quindi deciso di allargare leggermente gli attacchi per rendere più omogeneo il riempimento. In questo secondo modello i valori di velocità e di temperatura sono risultati corretti e il riempimento è migliorato. Si è quindi deciso un ulteriore intervento con il posizionamento dei pozzetti e di 2 valvole chill vent (35mm²) sulle due zone dove si verificavano i picchi di pressione maggiori: con queste modifiche, il risultato ottenuto è stato positivo. Su alcune zone rimanevano solo dei piccoli picchi di pressione che sarebbero stati comunque nuovamente verificati con una simulazione a pezzo industrializzato.

A questo punto abbiamo verificato la deformazione e il processo simulato ha evidenziato una deformazione del pezzo regolare con le dimensioni massime del getto.