Cos'è un montante nel settore della fonderia?

Nel settore della fonderia, un montante è un componente che svolge un ruolo importante nel garantire la qualità dei getti ed è uno degli anelli chiave per ottenere una formazione del getto di alta qualità.

Essenzialmente, un montante è un contenitore aggiuntivo per la conservazione dei liquidi posizionato in parti specifiche dello stampo. Le posizioni comuni includono la parte superiore dello stampo o le aree vicine a dove è probabile che si formino cavità da ritiro e porosità nel getto. Il suo aspetto si presenta in varie forme, come forme cilindriche e quadrate regolari, oltre a quelle irregolari. La dimensione del montante non viene determinata casualmente ma pianificata con precisione in base alla dimensione, alla tipologia (piccola, media, grande), alla complessità strutturale della fusione e alle caratteristiche del materiale metallico utilizzato.

Generalmente, per getti piccoli e semplici, il diametro del riser può essere compreso tra 2 e 5 cm e l'altezza tra 3 e 8 cm.

Per i getti medi, la gamma di diametri del riser è solitamente compresa tra 5 e 15 cm e l'altezza è compresa tra 8 e 20 cm.

Per fusioni grandi e complesse, come la fusione del blocco cilindri di un grande motore navale, il diametro del montante può raggiungere più di 30 cm e l'altezza può superare i 50 cm.

Spiegando l'aspetto del principio funzionale, le colonne montanti svolgono un compito cruciale durante il processo di solidificazione quando la colata passa da liquida a solida. Dopo che il metallo liquido è stato versato nello stampo, man mano che la temperatura diminuisce, il metallo inizia a solidificarsi e a contrarsi.

Prendendo come esempio la comune ghisa grigia, il suo ritiro da solidificazione è di circa l'1% - 3%, mentre quello dell'acciaio fuso è ancora più elevato, raggiungendo il 3% - 7%. Senza un montante, l'ultima parte solidificante del getto produrrà inevitabilmente cavità da ritiro o porosità dovute alla mancanza di integrazione di metallo liquido.

Questi difetti interni ridurranno significativamente le proprietà meccaniche del getto. Ad esempio, la resistenza può essere ridotta del 20% - 30% e la tenacità può essere ridotta del 30% - 50%, rendendo la fusione incapace di soddisfare gli standard di qualità per le applicazioni pratiche. Il metallo liquido immagazzinato nel montante affluirà continuamente nel getto durante la fase di solidificazione e contrazione del getto, riempiendo i vuoti causati dalla contrazione e garantendo la struttura compatta dell'intero getto.

Negli attuali scenari di produzione della fonderia, per diversi tipi di getti, esistono severi requisiti per la progettazione e la disposizione dei montanti.

Ad esempio, nel campo della produzione automobilistica, quando si fonde la testata di un motore automobilistico, a causa dei complessi passaggi dell'aria e dell'olio all'interno della testata, gli ingegneri utilizzano software di simulazione professionale per calcolare con precisione il tempo di solidificazione e la quantità di ritiro delle diverse parti. Dopo la misurazione, il tempo di solidificazione di alcuni punti caldi chiave nella testata deve essere controllato entro 10 - 15 minuti e la quantità di ritiro deve essere mantenuta a 5 - 8 ml. Sulla base di ciò, il numero di montanti viene determinato con precisione in 3 - 5 e le posizioni vengono distribuite attorno alla parte superiore della testata e alle aree in cui lo spessore della parete cambia bruscamente. La dimensione viene regolata con precisione in base ai risultati dei calcoli di cui sopra per garantire che durante la solidificazione della testata, i montanti possano integrare tempestivamente il metallo liquido alle parti chiave, soddisfacendo i severi requisiti di resistenza, prestazioni di tenuta e altre proprietà della testata quando il motore è in funzione.

C'è anche particolarità nella scelta dei materiali dei riser. Nella maggior parte dei casi, il montante e la fusione utilizzano lo stesso materiale metallico di base, che può garantire la coerenza delle proprietà chiave come le caratteristiche di solidificazione e la conduzione del calore, consentendo un processo di alimentazione regolare. Tuttavia, in alcune condizioni di lavoro particolari, per ottimizzare l'effetto di alimentazione, verranno utilizzati materiali montanti con particolari caratteristiche di solidificazione.

Ad esempio, quando si fondono alcuni componenti aerospaziali con requisiti estremamente elevati di qualità interna, vengono utilizzati materiali montanti esotermici. Durante il processo di solidificazione possono rilasciare calore, prolungando il proprio tempo di solidificazione di 2 - 3 volte. Rispetto ai normali riser, il tempo di alimentazione del getto aumenta di 15 - 20 minuti, migliorando notevolmente la compattezza del getto e garantendo che la qualità del prodotto soddisfi gli elevati standard del settore aerospaziale.

Con il continuo progresso della tecnologia di fonderia, anche la tecnologia delle materozze è in continua evoluzione. Nella fase iniziale, i montanti venivano progettati in base all'esperienza e il tasso di scarto era relativamente alto, circa il 10% - 15%. Al giorno d'oggi, con l'aiuto di mezzi digitali e intelligenti e attraverso la simulazione al computer, l'effetto dei montanti può essere previsto con precisione prima della produzione effettiva dei getti, e i parametri possono essere ottimizzati e regolati in anticipo.

Ad esempio, dopo che un'impresa di fonderia avanzata ha adottato una nuova tecnologia di progettazione dei montanti, il tasso di scarto è stato ridotto al 3% - 5% e l'efficienza produttiva è stata aumentata del 20% - 30%, promuovendo di fatto l'industria della fonderia a spostarsi verso un livello più elevato di sofisticazione.

In conclusione, in quanto componente chiave del processo di fusione, i riser sono di grande importanza nel garantire la qualità dei getti. L'impostazione precisa di ciascun parametro e il continuo aggiornamento della tecnologia incarnano la saggezza professionale degli ingegneri della fonderia, gettando le basi per vari settori per la produzione di getti metallici solidi e affidabili.