Il processo di fusione è un metodo di produzione importante nel campo della formatura dei metalli. Il suo nucleo è versare il metallo fuso nel stampo per colata a gravità ed attendere che si raffreddi e solidifichi per formare la colata richiesta. Durante il processo di fusione, la generazione di gas all'interno dello stampo ha un impatto significativo sulla qualità della fusione, sull'efficienza produttiva e sulla sicurezza operativa.

Analisi della fonte di gas
Durante il processo di colata, la generazione di gas deriva principalmente dai seguenti aspetti:
Volatilizzazione del liquido metallico: alcune leghe metalliche rilasciano gas quando vengono fuse ad alta temperatura. Ad esempio, le leghe di alluminio possono rilasciare idrogeno ad alta temperatura, un fatto che non può essere ignorato.
Decomposizione dei materiali dello stampo: alcuni materiali dello stampo subiranno una decomposizione termica ad alta temperatura e rilasceranno gas. Questo fenomeno è particolarmente evidente quando si utilizzano rivestimenti organici o alcuni materiali polimerici.
Umidità dell'ambiente di fusione: dopo che l'umidità nell'ambiente di fusione entra in contatto con il metallo fuso, può formare vapore e aumentare la generazione di gas.
Reazione chimica: anche le reazioni chimiche tra metalli o leghe diversi possono portare al rilascio di gas, soprattutto quando la composizione della lega è complessa o la reazione è attiva.

Effetto del gas sulla qualità della colata
L'effetto del gas sulla qualità della fusione durante il processo di fusione si riflette principalmente nei seguenti aspetti:
Porosità ed inclusioni: Se il gas non viene scaricato in tempo, all'interno del getto si possono formare pori o inclusioni. Questi difetti non solo influenzano l'aspetto del pezzo fuso, ma riducono anche significativamente le sue proprietà meccaniche, come resistenza e tenacità, accorciando così la durata del prodotto.
Difetti superficiali: La ritenzione di gas può provocare difetti quali bolle e crepe sulla superficie della fusione. Questi difetti superficiali non solo influiscono sull'aspetto della fusione, ma possono anche causare problemi più seri nella successiva lavorazione e utilizzo.
Difetti di cambiamento di fase: in alcuni casi, la presenza di gas causerà cambiamenti di fase irregolari nel getto durante la solidificazione, che a loro volta influenzeranno la microstruttura del getto e porteranno a un degrado delle prestazioni.

L'effetto del gas sull'efficienza produttiva
La generazione di gas non influisce solo sulla qualità della fusione, ma ha anche un impatto significativo sull’efficienza del processo di fusione:
Tempo di raffreddamento prolungato: la ritenzione di gas può rallentare la velocità di raffreddamento del liquido metallico nello stampo, prolungando così il ciclo di fusione. Ciò non solo influisce sull’efficienza produttiva, ma può anche portare ad un aumento dei costi di produzione.
Rilavorazione e rottamazione: a causa di difetti causati dal gas, potrebbe essere necessario rilavorare o rottamare i pezzi fusi, il che aumenta direttamente i costi di produzione e riduce l'efficienza produttiva.
Usura delle attrezzature: la generazione di gas può anche causare una maggiore usura degli stampi e delle attrezzature di colata, influenzando la durata delle attrezzature, aumentando così i costi di manutenzione e sostituzione.

Impatto del gas sulla sicurezza
Durante il processo di colata, la generazione di gas può rappresentare anche una minaccia per la sicurezza degli operatori:
Rischio di esplosione: alcuni gas (come l'idrogeno) presentano un rischio di esplosione in condizioni di temperatura elevata, soprattutto in un ambiente confinato. Se il gas non può essere scaricato in modo efficace, potrebbe causare un accumulo di pressione, creando così un rischio di esplosione.
Rilascio di gas tossici: alcuni materiali di fusione possono rilasciare gas tossici ad alte temperature, il che rappresenta un pericolo per la salute degli operatori. Pertanto, è particolarmente importante garantire una buona ventilazione e un design di scarico durante il processo di fusione.