Il ciclo di processo per la colata in sabbia si compone di sei fasi principali, che vengono spiegate di seguito.
- Realizzazione dello stampo – Il primo passo nel processo di colata in sabbia è creare lo stampo per la colata. In un processo di stampo sacrificabile, questo passaggio deve essere eseguito per ogni fusione. Uno stampo di sabbia viene formato impacchettando la sabbia in ciascuna metà dello stampo. La sabbia è impacchettata attorno al modello, che è una replica della forma esterna del getto. Quando il disegno viene rimosso, rimane la cavità che formerà il getto. Le caratteristiche interne del getto che il modello non può includere sono create da anime separate fatte di sabbia prima di iniziare lo stampo.
Ulteriori dettagli sulla realizzazione degli stampi verranno descritti nella sezione successiva. Il tempo di creazione dello stampo include il posizionamento del modello, il confezionamento della sabbia e la rimozione della stampa. Il tempo di realizzazione dello stampo è influenzato dalle dimensioni del pezzo, dal numero di anime e dal tipo di stampo in sabbia. Se il tipo di stampo richiede tempo di riscaldamento o di cottura, il tempo di creazione dello stampo viene sostanzialmente aumentato. Inoltre, la lubrificazione viene spesso applicata alle superfici della cavità dello stampo per facilitare la rimozione della colata. L’uso di un lubrificante migliora anche il flusso del metallo e può migliorare la finitura superficiale del getto. L’olio utilizzato viene scelto in base alla temperatura della sabbia e del metallo fuso. - Bloccaggio – Una volta realizzato lo stampo, occorre prepararlo per la colata del metallo fuso. La superficie della cavità dello stampo viene prima lubrificata per facilitare la rimozione del getto. Quindi, le anime vengono posizionate e le metà dello stampo vengono chiuse e fissate saldamente insieme. I semistampi devono rimanere ben chiusi per evitare la perdita di materiale.
- Colata – Il metallo fuso viene mantenuto ad una temperatura prestabilita in un forno. Dopo che lo stampo è stato bloccato, il metallo fuso può essere prelevato dal suo contenitore di contenimento nella stufa e versato nello stampo. La colata può essere eseguita manualmente o con macchina automatizzata. Abbastanza metallo fuso deve essere affrettato a riempire l’intera cavità e tutti i canali nello stampo. Il tempo di riempimento è conciso per prevenire la solidificazione precoce di qualsiasi parte del metallo.
- Raffreddamento – Il metallo fuso che viene versato nello stampo inizierà a raffreddarsi e solidificarsi una volta entrato nella cavità. Quando l’intera cavità è piena e il metallo fuso si solidifica, si forma la forma finale del getto. Lo stampo non può essere aperto finché non è trascorso il tempo di raffreddamento. Il tempo di raffreddamento desiderato può essere stimato in base allo spessore della parete del getto e alla temperatura del metallo. La maggior parte dei possibili difetti che possono verificarsi sono il risultato del processo di solidificazione. Se parte del metallo fuso si raffredda troppo rapidamente, potrebbe presentare restringimenti, crepe o sezioni incomplete. È possibile adottare misure preventive nella progettazione sia della parte che dello stampo e verranno approfondite nelle sezioni successive.
- Rimozione – Trascorso il tempo di solidificazione predeterminato, lo stampo di sabbia può essere rotto e il getto rimosso. Questo passaggio, a volte chiamato shakeout, viene tipicamente eseguito da una macchina vibrante che scuote la sabbia e la colata dal pallone. Una volta rimosso, il getto avrà probabilmente degli strati di sabbia e ossido aderiti alla superficie. La granigliatura viene talvolta utilizzata per rimuovere la sabbia residua, specialmente dalle superfici interne, e ridurre la ruvidità della superficie.
- Rifilatura – Durante il raffreddamento, il materiale dai canali nello stampo si solidifica attaccato alla parte. Questo materiale in eccesso deve essere rifilato dal getto manualmente tramite taglio o segatura o utilizzando una pressa per rifilare. Il tempo necessario per rifilare il materiale in eccesso può essere stimato dalle dimensioni dell’involucro del getto. Una colata più ampia richiederà un tempo di taglio più lungo. Il materiale di scarto che risulta da questa rifilatura viene scartato o riutilizzato nel processo di colata in sabbia. Tuttavia, potrebbe essere necessario ricondizionare il materiale di scarto alla corretta composizione chimica prima di combinarlo con metallo non riciclato e riutilizzarlo.