Secondo i dati dell’Associazione Italiana Fonderie (ASSOFOND), infatti, le fonderie in Italia sono oltre 1.000 che impiegano circa 30.000 addetti e realizzano un fatturato di diversi miliardi di euro. In modo particolare è la fonderia alluminio quella che maggiormente incide in questo settore, considerando che dalla fusione alluminio nascono componenti essenziali per settori come l’automotive, l’aerospaziale, l’energia, il settore edilizio e la meccanica di precisione. Vediamo quindi più nel dettaglio il lavoro che viene svolto all’interno di una fonderia alluminio.
Le fasi della lavorazione in fonderia
Il lavoro all’interno di una fonderia di alluminio può essere spiegato in queste 7 diverse fasi:
- Acquisto dei materiali
- Fusione dell’alluminio
- Preparazione degli stampi e delle forme
- Colata e solidificazione
- Trattamenti termici e raffreddamento controllato
- Finitura e lavorazioni ausiliarie
- Controllo qualità finale
Acquisto dei materiali
La prima fase è quella legata all’acquisizione delle materie prime che andranno a rifornire la fonderia per le diverse lavorazioni. Le materie prime nelle fonderie di alluminio sono in pani, lingotti, rottami e leghe d’alluminio certificate. Le leghe più comuni includono le serie EN AB 46000, EN AB 43400 e varianti con silicio, magnesio e rame. L’approvvigionamento delle materie prime è una fase cruciale in quanto deve curare anche e soprattutto la qualità del metallo grezzo. Eventuali impurità, inclusioni o concentrazioni errate, infatti, possono compromettere la fusione, la fluidità del metallo e le caratteristiche meccaniche del pezzo finito. Per questo motivo prima della fusione vera e propria i materiali vengono sottoposti a trattamenti di degasaggio (per eliminare gas disciolti) e bonifica.
Fusione dell’alluminio
La fase successiva è quella della fusione vera e propria dell’alluminio all’interno dei forni fusori. Tramite diverse tipologie di forno, come il forno a crogiolo, l’alluminio viene portato allo stato liquido tramite temperature controllate. Durante la fusione, è essenziale ridurre la presenza di ossidi e gas, che possono generare porosità nei getti. Per questo vengono utilizzati flussanti, trattamenti con argon o nitrogeno e tecniche di filtrazione del metallo fuso.
Preparazione degli stampi e delle forme
Mentre procede la fase della fusione si provvede alla preparazione degli stampi che accoglieranno l’alluminio liquido. Da questo punto di vista esistono diversi metodi per la formazione degli stampi:
- fusione in sabbia
- stampi permanenti
- pressofusione
- microfusione
Nella fusione in sabbia la forma viene realizzata con una sabbia speciale e tramite leganti come argilla, resine e bentonite. Gli stampi permanenti si ottengono tramite forme metalliche riutilizzabili, mentre la pressofusione prevede l’iniezione del metallo liquido direttamente nello stampo. Infine nella microfusione si utilizzano modelli in cerca che vengono poi rimossi prima della colata.
La scelta tra le diverse tecniche dipende sostanzialmente dal design del pezzo finale, dai volumi di produzione e dalla precisione richiesta dalla lavorazione dell’alluminio.
Colata e solidificazione
A questo punto, quando lo stampo è pronto e il metallo fuso è stabile, si procede con la colata. Il metallo viene versato o iniettato nello stampo, riempiendo la cavità che è stata progettata. Mentre il metallo si raffredda, avviene il ritiro volumetrico, cioè la diminuzione di volume durante il passaggio dallo stato liquido a quello solido. Per compensare questo effetto, si prevede una quantità maggiore di metallo che sarà rimosso successivamente tramite lavorazioni meccaniche.
Trattamenti termici e raffreddamento controllato
Dopo la solidificazione si procede con trattamenti termici come ricottura, solubilizzazione o invecchiamento. Questi trattamenti hanno come obiettivo quello di migliorare la microstruttura, la resistenza meccanica e la stabilità dimensionale. Parallelamente è molto importante anche il raffreddamento controllato che evita tensioni interne o la formazione di cricche o distorsioni.
Finitura e lavorazioni ausiliarie
Una volta ottenuto il pezzo grezzo si procede con le lavorazioni ausiliarie di finitura. In modo particolare nelle fonderie alluminio si ricorre a:
- sbavatura
- lavorazioni meccaniche
- trattamenti superficiali
- controlli non distruttivi
La sbavatura ha come obiettivo quello di rimuovere le colate residue, mentre le lavorazioni meccaniche (come tornitura, foratura e fresatura) servono per ottenere le dimensioni precise del pezzo che si sta lavorando. Similmente con i trattamenti superficiali (verniciatura, sabbiatura e anodizzazione) si provvede a migliorare l’estetica e la funzionalità delle superfici del pezzo. Infine i componenti usciti dalle fonderie alluminio vengono sottoposti a una serie di controlli (radiografie, ultrasuoni, eccetera) per verificarne le caratteristiche.
Controllo qualità finale
Una fase estremamente importante, tanto quanto le precedenti, è proprio quella del controllo qualità. prima di consegnare il prodotto finito, infatti, vengono eseguite diverse verifiche dimensionali, meccaniche e chimiche. Il controllo qualità verifica la composizione della lega, la densità, la durezza, la resistenza meccanica e l’assenza di difetti interni (porosità, inclusioni). Solo i pezzi conformi alle specifiche del committente vengono approvati. Per eseguire questi controlli molte fonderie alluminio dispongono di laboratori interni dotati di microscopi, apparecchi RX e analizzatori spettrometrici con i quali condurre tutte le analisi del caso.
Questa panoramica sulle diverse fasi che caratterizzano le lavorazioni all’interno della fonderia emerge chiaramente come questo non sia solamente un luogo nel quale si fonde il metallo e si colano i getti. La capacità produttiva di una fonderia, infatti, sta nella gestione coordinata di ogni fase così da ottenere, senza sprechi e ottimizzando le risorse, componenti affidabili, resistenti, conformi ai requisiti tecnici e adatti all’utilizzo per il quale sono stati progettati.
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