Fusione alluminio

[Enrico-viale]

Stavo rileggendo ieri sera una serie di post su questo forum di un grande amico : Snapscan. I post in questione erano relativi alla fusione di alluminio home-made. Ancora mi ricordo i giorni in cui andavo ad osservarlo durante queste 'creazioni'.
Di anni da allora ne sono passati tanti e, in definitiva, non ho mai realizzato la mia fornace; dapprima per questioni di spazio, ambiente adatto ... poi un po' per la paura dell uso di gas o olio ... e un po' perché, a prescindere, occorre maneggiare con cura oggetti roventi. Alla fine , probabilmente, perché non ho mai avuto la voglia di cimentarmi in un qualcosa di questo genere.
Ora le cose sono cambiate, il laboratorio ormai e ben attrezzato e sento l'esigenza primaria di poter produrre dei particolari grezzi già sbozzati ... senza dover sempre partire dal 'pieno' con un gran dispendio di denaro, energie ed utensili.

Quindi parto oggi con un nuovo progetto e, visto i tempi a disposizione, mi ci vorrà un annetto per arrivare all'obbiettivo finale, ma confido nel fatto che condividendo qui con voi le idee, il progetto e la realizzazione pratica potrei beneficiare di validi suggerimenti e osservazioni che sicuramente mi faranno risparmiare tempo.

L'idea di base è quella di fondere l'alluminio riducendo al minimo i rischi (arrivando a fondere paradossalmente anche al chiuso) , cercare di ridurre al minimo i problemi intrinsechi della fusione e, soprattutto creare un processo ripetibile e sicuro del prodotto finito.

Per cui, l'idea:
una fornace elettrica (lasciamo perdere il discorso dei costi dell energia) di 1.5 / 2 Kw di potenza, che lavori sottovuoto in atmosfera protetta.
Il tutto parte da una pompa meccanica a palette, raggiunto un vuoto ragionevole parte una seconda pompa (ricavato da un compressore da frigorifero) che spingerà il vuoto a livelli più bassi.
A questo punto viene insufflato argon che servirà a permettere uno scambio di calore non solo per irraggiamento ma anche (un po') anche per conduzione, e non ultimo creerà un flusso di 'lavaggio'.
La pressione interna verrà comunque costantemente mantenuta ragionevolmente bassa, perché durante il riscaldamento vi sarà la dilatazione del gas e la produzione di altri gas.
Viene quindi eliminato completamente il problema di ossidazione dovuto all ossigeno.

Le rampe per portare l'alluminio a fusione verranno controllate da un Pid programmer Eurotherm ... devo ancora studiare bene le varie fasi ma sicuramente una rampa rapida a 120/130 gradi per eliminare i residui di H2O e umidità generale ... qui una pausa per permettere alla pompa di eliminare l'umidità ... poi una rampa intorno hai 500 / 700 gradi abbastanza lenta per portare in combustione eventuali agenti inquinanti ecc. una sosta di un 20 min (ripeto che è giusto una bozza da verificare in pratica) per rendere uniforme il calore .... e poi una salita rapida a 750 / 780 gradi ... qui un altra pausa per permettere a tutta la massa di raggiungere identica temperatura.

da qui si passa alla fase di colata , ma per spiegare l'idea, devo minimamente descrivervi la struttura della fornace.

La fornace sarà divisa in due sezioni a tenuta stagna.
Una alta che conterrà la siviera e una bassa che conterrà lo stampo in sabbia.
La parte esterna sara in acciaio da 3 mm con una struttura elettrosaldata in acciaio da 3mm. Internamente diversi strati isolanti ... il primo (più vicino alla parete di acciaio) sarà di mattoni refrattari a base alluminosa (sagomati ad incastro) la seconda sara' di fibroceramica (3 cm) e l'ultimo strato di grafite.
Vi sarà quindi una gabbia creata dalle resistenze ... in grafite ... inutile andare su resistenze nichel cromo.
Poi al centro la siviera in grafite

La siviera sarà modellata in modo da creare una forma ad imbuto e, nella parte sottostante verrà applicata una valvola in carburo di tungsteno che , una volta aperta, darà modo all'alluminio fuso di passare nella camera sottostante in cui ci sarà lo stampo in sabbia che si sarà posto in modo opportuno.

Ecco quindi che arriviamo alla colata: questa seconda camera, durante il processo di fusione, verrà portata a 200 gradi per eliminare l'umidità dallo stampo e a pressione più bassa di quella della camera contenente l'alluminio fuso; in questo modo l'alluminio si troverà, rispetto allo stampo, in pressione e verrà spinto come se si iniettasse!

Finita la colata, si passerà ad una fase di raffreddamento controllato ... abbastanza lento!

E chiaro che non è alla portata di tutti ... bisogna già essere attrezzati e adottare soluzioni meccaniche adeguate per non complicarsi la vita ... ma comunque decisamente fattibile. Il tutto lo vorrei dimensionare per arrivare a fusioni di 6 / 7 Kg. (Se si fa bisogna farla che valga la pena!!).

Seguiranno i disegni, mano mano che li produrro' per permetterci di capire meglio.

Si inizia dalla pompa del vuoto ... è inutile andare su cineserie che lasciano il tempo che trovano ... si parla di fumi ... probabilmente unti e carboniosi che lasceranno detriti. Occorre qualcosa di robusto, per cui costruita 'homemade' con i sacri crismi.
Penso ad una pompa classica a palette, buona portata, robusta, ma con vuoto relativamente troppo alto e quindi insufficiente allo scopo .. questa pompa quindi sarà coadiuvata da una pompa ricavata dal compressore di un frigorifero che, è si più lenta ma scende molto di più. Questa si troverà a lavorare in un ambiente già parzialmente vuoto e quindi sarà, tutto sommato, abbastanza veloce .... dopo il primo vuoto, necessario a eliminare ossigeno ed aria (con relativa parte di umidità) questa seconda pompa si spegnerà e inizierà ad entrare il gas inerte riportando il vuoto a valori gestibili con la pompa a palette.


Lo so che non ho spiegato molti dettagli che sono chiari solo nella mia testa ... ma voleva essere una spiegazione di massima per iniziare un discorso ... in modo da poter 'approfittare' delle vostre osservazioni che sicuramente mi faranno pensare a dettagli che non ho valutato.

[Enrico-viale]

Prima considerazione sul dimensionamento.
Considerando un peso di 7kg ( per la famosa legge che spiega di puntare al sole per colpire il falco) è una densità approssimata di 2,7 abbiamo un volume di circa 2600 cm cubici.
Ora ... considerando che in questo caso estremo si farà uso di lingottini piuttosto che di rottami, possiamo prudenzialmente moltiplicare per tre il volume (vado a naso) e arrivare con un approssimazione per eccesso ad un volume utile di siviera di 8000 cm cubici!
Tradotto, se ho fatto bene i conti , un cubo di 20x20x20 cm ...
Questo il primo dato per il dimensionamento.
La siviera dovrà avere un fondo inclinato per lo svuotamento x gravità... quindi le dimensioni saranno un po' più grandi!

[rivp6]

Mah io lavoro in una acciaieria dove girano fusioni da 80 Ton e conosco i costi, sia dei refrattari che energia che argon e azoto.

Ti costerà un bel pò oltre al fatto che sarà qualcosa di ingromrbante

[Enrico-viale]

Beh, di sicuro costerá più delle classiche fatte in cemento ... La grafite non la regalano, ma ho visto su e-bay articoli a prezzi accessibili.
Ingombrante non credo ... Certo, dipende dagli spazi a disposizione ma, tutto sommato credo che verrà una cosa contenuta.

[nicthepic]

che tipo di pezzi farai?

[Enrico-viale]

Grezzi per fresa e tornio.
Pezzi per attrezzature, altre macchine, motori ecc.
Almeno, questa è l esigenza ... poi si vedrà!!