Tolleranze della pressofusione: norme, lavorazioni CNC e controllo con CMM e SPC

In breveLe tolleranze della pressofusione sono gli scostamenti ammessi sulle quote del getto grezzo. Si possono specificare con la norma ISO 8062-3, che stabilisce tolleranze generali dimensionali e geometriche e gradi di sovrametallo per la lavorazione. Dove il getto grezzo non basta (sedi, piani di tenuta, fori di precisione) si interviene con la lavorazione CNC, verificata con CMM e controllo statistico SPC.

Cosa sono le tolleranze di pressofusione

Le tolleranze di pressofusione indicano di quanto una quota del getto può discostarsi dal valore nominale del disegno senza che il pezzo sia considerato non conforme. Nel progetto di un componente pressofuso convivono due livelli di tolleranza.

• Tolleranze di fonderia (sul grezzo): quelle che il processo di pressofusione ottiene direttamente, senza lavorazioni successive. Valgono per la maggior parte delle superfici del pezzo.
• Tolleranze di lavorazione: quelle più strette, ottenute con asportazione di truciolo alle macchine CNC sulle zone funzionali.

Distinguere i due livelli è la chiave per un componente affidabile e sostenibile nei costi: una tolleranza più stretta del necessario non migliora il pezzo, ma aumenta lavorazioni, controlli e scarti.

Le norme di riferimento: ISO 8062 e DIN 1688

La norma internazionale sulle tolleranze generali dei getti è la ISO 8062-3, nella seconda edizione del febbraio 2023. Fa parte della famiglia GPS (Geometrical Product Specifications) e stabilisce tolleranze generali dimensionali e geometriche e gradi di sovrametallo di lavorazione per i getti, per tutti i metalli e i processi di fusione.

La ISO 8062-3 copre le tolleranze lineari e le principali tolleranze geometriche: rettilineità, planarità, rotondità, parallelismo, perpendicolarità, simmetria e coassialità. Non si applica ai modelli CAD 3D usati senza quote indicate.

Su alcuni disegni si trova ancora il richiamo alla DIN 1688. La parte 4, dedicata alle tolleranze generali e ai sovrametalli dei pressofusi in leghe leggere (edizione 1986), è stata ritirata e sostituita da DIN CEN ISO/TS 8062-2:2014-03 e DIN SPEC 91184:2014-03. Quando si parte da un disegno che la richiama, conviene concordare con il fornitore il riferimento normativo da applicare.

Da cosa dipendono le tolleranze di un getto pressofuso

Le tolleranze ottenibili sul grezzo dipendono soprattutto dalla precisione dello stampo, dalla posizione del piano di divisione e dalla dimensione nominale della quota. A questi si aggiungono il ritiro della lega e la stabilità termica del processo.

Piano di divisione e parti mobili

Le quote formate all’interno dello stesso semistampo sono in genere più precise di quelle che attraversano il piano di divisione o che dipendono da parti mobili dello stampo, perché su queste ultime incide anche l’interazione tra i componenti dello stampo.

Dimensione nominale

La tolleranza ammessa cresce con la dimensione nominale della quota.

Ritiro e temperatura

Quando l’alluminio solidifica e si raffredda, il suo volume si riduce. Il ritiro dipende dalla lega, dalla geometria e dagli spessori, e deve essere compensato nel dimensionamento dello stampo. Anche la stabilità della temperatura dello stampo influisce sulle quote.

Quando serve la lavorazione CNC

La lavorazione CNC serve quando una quota funzionale richiede una tolleranza più stretta di quella ottenibile sul grezzo o una finitura superficiale che la fusione non garantisce. I casi tipici sono:

• Sedi di cuscinetti e boccole, con accoppiamenti e requisiti di rotondità.
• Piani di tenuta per guarnizioni, con requisiti di planarità e rugosità.
• Fori filettati e fori di precisione per il montaggio.
• Superfici di riferimento e interfacce di accoppiamento con altri componenti.

Per decidere dove lavorare conviene seguire una sequenza:

1. Individuare le quote funzionali e il loro ruolo nell’assieme.
2. Assegnare alle altre quote le tolleranze generali di fonderia, richiamate in cartiglio.
3. Verificare quali quote funzionali possono restare grezze e quali vanno lavorate.
4. Prevedere sulle superfici da lavorare il sovrametallo, secondo la ISO 8062-3.
5. Definire i riferimenti di piazzamento comuni a fonderia e reparto lavorazioni.
6. Stabilire il piano di controllo: quali quote misurare, con quale strumento e con quale frequenza.

Sulle superfici di tenuta conta anche la porosità del getto: ne parliamo nell’articolo sulla porosità nella pressofusione.

Il ruolo di CMM e SPC

Una tolleranza vale quanto il sistema che la misura: la macchina di misura a coordinate (CMM) verifica le quote del pezzo, il controllo statistico di processo (SPC) dimostra che il processo le rispetta nel tempo.

CMM e misura ottica

La CMM rileva punti sulla superficie del pezzo e confronta quote e tolleranze geometriche con il disegno e il modello 3D. La misura ottica a scansione rileva la forma completa del pezzo e la confronta con il modello 3D. In produzione si usano anche calibri dedicati e stazioni di misura sulle quote critiche.

SPC e indici di capacità

La capacità di processo esprime quanto un processo, con la sua variabilità statistica, riesce a rispettare una specifica. L’indice Cpk confronta la distanza tra media e limite di specifica più vicino con la dispersione del processo: un valore pari a 1 corrisponde a una probabilità del 99,73% di rispettare la specifica. Il Ppk si calcola allo stesso modo ma sulla variabilità complessiva dei dati, compresi gli spostamenti nel tempo: il Cpk mostra il potenziale del processo, il Ppk il risultato reale.

Come impostare le tolleranze a disegno

Il modo più efficace per ottenere tolleranze affidabili è definirle insieme al fornitore già in fase di co-design. Alcune indicazioni pratiche:

• Richiamare in cartiglio la norma e la tolleranza generale scelta, così le quote non indicate hanno un riferimento chiaro.
• Non specificare tolleranze più strette del necessario: riservale alle superfici di riferimento, alle sedi e ai piani di tenuta.
• Tenere le quote critiche nello stesso semistampo quando la funzione lo consente.
• Indicare chiaramente le superfici da lavorare e il sovrametallo previsto.
• Condividere il modello 3D insieme al disegno quotato: la ISO 8062-3 si applica alle quote indicate.

Come lavoriamo in Lomopress

In Lomopress progettazione, stampo, getto, lavorazione e misura sono nella stessa filiera integrata.

• Stampi progettati e costruiti internamente, con validazione dimensionale dei tool tramite reverse engineering (fase 09 del nostro metodo in 14 fasi).
• 20 isole di pressofusione da 200 a 3.000 t con rilevamento automatico dei parametri di iniezione e controlli in tempo reale via MES.
• 25 macchine CNC nei due plant di Villa Carcina, in isole automatizzate integrate con il MES, con utensili e attrezzature di lavorazione studiati internamente (fase 11).
• Metrologia: CMM Zeiss, misura ottica GOM-Zeiss, rugosimetri, profilometro, proiettore di profili, calibri speciali con sonde elettroniche e pneumatiche.
• SPC: software QS-STAT per gli indici Cmk, Cpk e Ppk, banchi TQM Itaca e stazioni Marposs per la capability in produzione.

Il dettaglio delle nostre lavorazioni meccaniche di precisione e degli strumenti di controllo è nella pagina qualità e leghe; il co-design è seguito dal nostro reparto ricerca e sviluppo. [DA CONFERMARE: tolleranze tipiche ottenibili da Lomopress sul grezzo e sul lavorato.]

Tolleranze chiare, lavorazioni mirate e misure affidabili sono ciò che trasforma un getto in un componente pronto al montaggio. Scopri come lavoriamo come fornitore di componenti in alluminio pressofuso, dal getto al pezzo lavorato, oppure inviaci il tuo disegno per una verifica di fattibilità.

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