A tutti piace creare qualcosa con le proprie mani. Si ha la sensazione di avere il risultato sotto controllo e portare a termine un progetto personale dà una vera soddisfazione. Invece di essere solo consumatori, si può diventare creatori; invece di riposarsi passivamente, si può usare la propria creatività e realizzare qualcosa in modo attivo. Non è più necessario limitarsi ad ammirare macchine complesse e getti metallici: è possibile produrre a casa oggetti metallici su misura, con relativa facilità, nella propria fonderia domestica.
Sì, una fonderia domestica non solo si può costruire, ma si può fare anche con una spesa accessibile. Una volta terminata, saprete come fondere il metallo e colarlo in un oggetto d’effetto, da esporre magari in giardino.
Realizzare una fonderia in casa è abbastanza semplice, perché probabilmente avete già a disposizione la maggior parte dei componenti necessari sia per costruire una fonderia domestica per metalli sia per preparare il primo stampo.
Fusione dei metalli: non è così complicata come si potrebbe pensare
La fusione dei metalli è un tipo di artigianato e di arte praticato dall’uomo da secoli, persino da millenni. A differenza di quanto alcuni pensano, non è un’attività insormontabile, troppo complessa o impossibile, riservata solo ai professionisti. Da centinaia di anni le persone colano metalli come ottone, rame, alluminio, ferro e perfino acciaio negli stampi. Potete farlo anche voi: la fusione dei metalli non richiede abilità straordinarie.
Se sapete costruire un castello di sabbia, potete anche realizzare uno stampo. E se sapete accendere un bollitore e far bollire l’acqua, non dovrebbe essere difficile fondere il metallo e versarlo nello stampo. È davvero così diretto. D’accordo, forse sarebbe più preciso paragonarlo al lavoro con l’argilla, ma il concetto resta lo stesso. Vi bastano i nostri consigli su come creare una fonderia domestica.
Perché fondere il metallo in casa?
Prima di passare a come fondere il metallo nel proprio forno da hobbistica, vale la pena chiedersi perché dedicarsi a un progetto del genere nel tempo libero.
Realizzare i propri oggetti metallici non è solo divertente e gratificante, ma anche molto pratico. Invece di acquistare componenti metallici o pagare il lavoro di qualcun altro, con una fonderia domestica si ottiene un certo grado di autosufficienza. Se, per esempio, vi serve un componente specifico per un’auto o una moto, potete semplicemente colarlo nel vostro forno da hobbistica, con un notevole risparmio.
Inoltre, una volta realizzato lo stampo, potete riutilizzarlo per colare altri oggetti metallici, mentre i rottami metallici non utilizzati possono essere impiegati in altri progetti. In questo modo non si genera spreco, ed è una soluzione molto più sostenibile.
L’aspetto più importante è che una fonderia domestica lascia spazio alla creatività e all’immaginazione artistica. Siete voi a decidere cosa realizzare e quale aspetto dovrà avere il risultato. Non siete limitati come quando si usano componenti già pronti acquistati in negozio.
Fonderia domestica per metalli: materiali ed elementi di base
Combustibile
Sebbene l’industria moderna della fusione dei metalli utilizzi quasi esclusivamente bruciatori a gas naturale, il carbone di legna è il combustibile standard per una fonderia domestica e in passato era la base assoluta della fusione dei metalli. Si può utilizzare anche un bruciatore collegato a una bombola di propano, ma ha senso restare sui bricchetti di carbone di legna. Sono più economici, costano solo una frazione del prezzo e si trovano quasi sempre nel negozio di bricolage locale.
Oltre al costo ridotto e alla facile reperibilità, il carbone di legna può alimentare una fonderia domestica praticamente ovunque.
In più, il carbone di legna si può produrre direttamente sul posto, senza dover andare in negozio. Basta coprire cataste di legno duro con terra e lasciarle bruciare lentamente dall’interno per alcune settimane. In questo modo potete preparare facilmente da soli il combustibile per la vostra fonderia domestica.
La produzione autonoma non aiuta solo a contenere i costi, ma offre anche altri vantaggi. Il carbone di legna fatto in casa, ad esempio, non contiene i leganti spesso presenti nei bricchetti acquistati in negozio. Questi leganti finiscono per limitare il flusso d’aria nel forno della vostra fonderia domestica.
Questo metodo di trasformazione del carbone di legna genera anche sottoprodotti volatili e gassosi, come monossido di carbonio, gas di legna, metano, alcol e altri componenti. Questi sottoprodotti possono avere valore anche come prodotti a sé stanti.
Il forno: il cuore della fonderia
Prima di iniziare a colare il metallo, vi serve naturalmente un forno da fonderia potente, in grado di utilizzare il combustibile in modo efficiente e di consentire il lavoro con gli stampi. Un forno di questo tipo si può realizzare molto facilmente con rottami metallici, spendendo una frazione del costo. Assomiglierà a un bidone con coperchio removibile e con un rivestimento in calcestruzzo refrattario colabile di circa 50 mm di spessore, cioè circa due pollici.
I materiali refrattari resistono al calore, sopportano temperature elevate e restano stabili. Il calcestruzzo refrattario colabile, ad esempio, è simile al calcestruzzo o a una miscela cementizia, viene venduto in confezioni da 25 kg e, dopo una semplice miscelazione con acqua, permette di realizzare un rivestimento permanente per il forno da fonderia.
Il forno dovrebbe inoltre avere nella parte inferiore un tubo di immissione dell’aria, dotato di un ventilatore con regolazione della portata, in modo da garantire il tiraggio necessario per raggiungere temperature molto elevate. Come soffiante potete usare un compressore d’aria o persino un vecchio aspirapolvere.
Prima di iniziare a costruire la fonderia e a procurarvi il forno, dovete decidere quali dimensioni avranno i pezzi e gli oggetti metallici che intendete colare nella vostra fonderia domestica. A un principiante si consiglia di trovare un contenitore simile a una piccola bombola d’acciaio per gas o a un piccolo fusto da birra.
Con questi elementi è facile costruire un forno da fonderia potente e versatile, dell’altezza giusta, adatto alla maggior parte dei lavori di fusione con rottami metallici. Questo forno più alto è in grado di soddisfare diverse esigenze di colata e di ospitare anche oggetti di forma molto irregolare.
La lavorazione e la colata dell’alluminio sono le operazioni di fonderia più semplici, soprattutto se confrontate, per esempio, con la fusione della ghisa, che ha una temperatura di fusione più alta. Il motivo è la bassa temperatura di fusione dell’alluminio. Inoltre potete ottenere un materiale da fusione quasi ideale dai vecchi pistoni delle automobili. Molte officine permettono ai clienti di portarli via e vale la pena ricordare che sono realizzati con una lega di ottima qualità. Molti di essi, però, hanno ancora le bielle collegate, che devono essere rimosse dal metallo fuso, insieme alle parti ferrose presenti, prima della vera e propria colata dell’alluminio.
Una volta scelto il contenitore adatto per il forno, preparatelo tagliando innanzitutto il coperchio lungo la giunzione superiore. Create poi un foro nella parete vicino al fondo. Questo foro deve essere abbastanza largo per un tubo di immissione con diametro di circa 30–40 mm.
Avvitate quindi una curva a 90 gradi sul bordo interno di questo raccordo, brasate o saldate il tubo alla parete del contenitore e orientate la curva verso l’alto. Successivamente realizzate con attenzione un foro al centro della parte del coperchio. Una volta pronto il foro, fissate in posizione un tubo camino da 50 mm di diametro, in modo che sporga leggermente sotto il bordo del coperchio. Fissate poi le maniglie, formate da brevi pezzi di piatto d’acciaio da 3 mm x 5 mm e da pezzi di tubo da 15 mm lunghi 150 mm, ai lati del contenitore.
Sebbene questa guida si concentri sulla fusione dell’alluminio, passaggi simili valgono anche per la fusione di altri metalli, tra cui ferro, ottone o rame. Naturalmente cambieranno, ad esempio, le temperature a cui il metallo viene fuso.
Rivestimento refrattario
Il coperchio, il fondo e le pareti interne devono essere riempiti con malta refrattaria, calcestruzzo refrattario colabile o altro materiale refrattario, perché nel forno si sviluppano temperature estremamente elevate. Vitcas fornisce una miscela secca di calcestruzzo refrattario colabile grado 1700 in secchi da 25 kg, da miscelare con acqua fredda. Mescolate semplicemente la quantità corretta di calcestruzzo refrattario seguendo le istruzioni sulla confezione, quindi riempite il fondo del contenitore del forno fino alla curva di immissione dell’aria, per una profondità di circa 30–50 mm, finché il materiale risulta a filo con la sua parte superiore.
Ora rivestite l’esterno di un contenitore più piccolo con una piccola quantità di olio, in modo da poterlo rimuovere facilmente quando il rivestimento avrà iniziato a fare presa, e posizionatelo in verticale sopra la curva. È essenziale che il rivestimento delle pareti rimanga distribuito in modo uniforme all’interno del corpo del forno.
Riempite quindi l’intercapedine delle pareti con la miscela refrattaria, come avete fatto per il fondo, compattandola durante la posa per evitare la formazione di bolle d’aria. Completate il tutto in modo analogo: capovolgete il coperchio e rivestitelo fino al tubo camino.
Essiccazione del rivestimento refrattario
Quando il materiale refrattario inizia ad asciugare, accendete un piccolo fuoco con carbone di legna e lasciatelo bruciare per almeno 12 ore.
Realizzate un disco in lamiera stirata di circa 3 mm di spessore, appena largo quanto basta per entrare nel forno, quindi collegate l’alimentazione alla soffiante. Se necessario, utilizzate una piastra saldata, un manicotto o un tratto di camera d’aria da bicicletta. A questo punto il vostro forno da fonderia dovrebbe essere pronto per produrre utili stampi domestici e oggetti in metallo fuso.
Rivestimento protettivo refrattario
Si consiglia di trattare il rivestimento con una vernice refrattaria utilizzando il rivestimento refrattario allo zirconio pronto all’uso, che impedisce al metallo fuso di aderire alla superficie. È inoltre opportuno isolare l’esterno del contenitore: il processo sarà più sicuro ed efficiente e le prestazioni del forno miglioreranno. Poiché il rivestimento refrattario è già pronto all’uso, non è necessario miscelarlo con acqua.
Che cos’è lo zircone?
Lo zircone è un materiale refrattario con numerose proprietà utili, che lo rendono ideale per molte applicazioni, compresa la fusione dei metalli.
Prima di tutto prolunga la durata di qualsiasi superficie su cui viene applicato, ed è quindi un ottimo materiale per rivestimenti protettivi. Grazie alla sua bassa solubilità, lo zircone è adatto anche al contatto con il metallo fuso. Inoltre ha una bassa conducibilità termica, un’elevata resistenza agli shock termici e resiste alla corrosione. La combinazione di queste proprietà lo rende adatto all’impiego nei forni.
Forno da fonderia: isolamento
Si raccomanda vivamente di isolare correttamente il forno avvolgendo l’esterno con una coperta in fibra ceramica oppure con un materassino in fibra di vetro con strato di alluminio. Per prestazioni ancora migliori, coprite la coperta ceramica con il rivestimento protettivo allo zircone pronto all’uso. La combinazione di questi due prodotti offrirà al forno il massimo isolamento.
Telaio di formatura
Questo è un altro elemento fondamentale per creare una fonderia domestica per metalli. Probabilmente riuscirete a costruire da soli anche questo importante componente da fonderia, cioè il telaio di formatura.
Si tratta semplicemente di una cassa aperta in due parti che contiene la sabbia destinata a formare lo stampo. Lo spessore del telaio di formatura, la cui parte superiore si chiama staffa superiore e quella inferiore staffa inferiore, dipende naturalmente dalle dimensioni dei getti che volete realizzare. Se opportuno, potete inserire tra le due parti un distanziale più piccolo a quattro lati, aumentando così la profondità del telaio.
Se volete costruire da soli il telaio di formatura, procuratevi legno diritto e piano da 100 x 25 mm e tagliate otto pezzi: quattro lunghi circa 250 mm e quattro lunghi 300 mm.
Tagliate ora otto pezzi lunghi 50 mm e realizzate due cassette unendo le tavole con colla e viti per legno M60 x 30 mm. Per un telaio di formatura più grande, praticate sul lato interno della staffa inferiore e di quella superiore una battuta da 6 mm x 15 mm, che aiuterà a trattenere la sabbia.
Realizzate serie di riscontri per i lati del telaio di formatura. È essenziale che la staffa superiore e quella inferiore combacino sempre perfettamente, in modo che lo stampo si separi nettamente lungo il piano di divisione.
Molti preferiscono asticelle o perni ai pomelli conici, perché durante il sollevamento lasciano pochissimo margine d’errore. Per sigillare il legno utilizzate un impregnante idrorepellente di buona qualità.
Avrete bisogno anche di un banco di formatura e di un setaccio, che non sono difficili da reperire. Il setaccio può essere, in pratica, un normale setaccio da giardino acquistato in un negozio di bricolage.
Infine realizzate almeno due piastre modello in compensato, leggermente più grandi del vostro telaio, e trattatele con una finitura per legno.
Attrezzatura rimanente
Ecco altri componenti e utensili che vi serviranno per creare il primo stampo.
Un pezzo di tondino conico da 12 mm, lunghezza 150 mm
Manico in legno di un martello
Tondino liscio da 12 mm x 150 mm come spina per il montante
Piccole lame di coltello e cucchiai
Barra di ferro, con un gancio a un’estremità e un’impugnatura all’altra
Crogiolo di fusione in ghisa da 150 mm
Pinze a forbice
Listello diritto per livellare
Pennello fine in pelo di cammello
Padelle e contenitori in ferro
Stampo da forno, non in alluminio
Piccolo stampo rettangolare da pane
Schiumarola per scorie con manico ricavato da un’asta lunga 2′
Sabbia da fonderia
Utensile per picchiettare e liberare il modello
Smerigliatrice angolare
Come realizzare il primo stampo per metallo?
Ora siete pronti a realizzare un piccolo stampo. Posizionate i bricchetti di carbone di legna sulla griglia sul fondo del forno, accendeteli e avviate la soffiante. Riempite il crogiolo con rottami metallici, ad esempio alluminio, rame o ferro. L’acciaio potrebbe non essere la scelta migliore per la fusione dei metalli a causa della temperatura di fusione molto elevata rispetto ad altri metalli; il ferro, con la sua alta temperatura di fusione, viene subito dopo.
Inserite il crogiolo nel forno con il carbone incandescente e mettete il coperchio. Mentre aspettate che la lega fonda, preparate nel banco di formatura circa 25 litri di sabbia, inumidendola gradualmente con gocce d’acqua nebulizzate. Allo stesso tempo rivoltatela con due blocchi di legno, fino a ottenere una consistenza asciutta ma pastosa, che resti compatta quando viene stretta e si sgretoli in modo pulito quando viene rilasciata. Probabilmente dovrete fare qualche prova prima di capire la pressione giusta.
Ancora meglio, mescolate la sabbia circa 12 ore prima della colata del metallo, così l’umidità avrà il tempo di distribuirsi uniformemente per capillarità.
Posizionate quindi il modello sulla piastra modello all’interno del banco di formatura. Spolveratelo con pomice fatta passare attraverso una calza.
Calate la staffa inferiore del telaio di formatura sopra il modello, capovolta, e con il setaccio fate cadere la sabbia nella staffa inferiore. Compattate bene i granelli intorno al materiale del modello.
Riempite poi la staffa inferiore con sabbia in eccesso e compattatela accuratamente negli angoli. Sopra il modello, però, pressate con il pestello un po’ più delicatamente. Utilizzando la piastra modello, spingete la sabbia nella staffa inferiore con un movimento orizzontale verso il basso.
Tagliate il materiale in eccesso con il listello diritto seguendo i bordi della staffa inferiore e sfiatate lo stampo forando la sabbia con un breve filo metallico appuntito ricavato da una gruccia, in più punti sopra e sotto il modello. Raccogliete tutta la sabbia rimasta nello stampo da pane.
Controllate il crogiolo per verificare se i rottami metallici o l’alluminio si sono fusi. Un colore rosso vivo indica una temperatura troppo alta: la portata dell’aria in ingresso deve essere ridotta, in modo che il metallo fuso sobbolla solo lentamente mentre completate lo stampo.
Tornate quindi al telaio, girate la staffa inferiore nel verso corretto e spolverate la superficie con il modello ancora all’interno. Ora posizionate con attenzione la staffa superiore. Collocate la spina del montante sulla parte più spessa del modello, inserite la spina di colata nella sabbia della staffa inferiore a circa 5 cm dal modello, tenete il setaccio sopra il telaio ed eseguite setacciatura, compattazione e livellamento come prima.
Una volta terminato, scavate con il coltello una piccola tazza di colata poco profonda, circa 25 mm di profondità e a 25 mm dalla spina di colata, e tagliate un canaletto di metà lunghezza dalla tazza direttamente fino alla spina. Sfiatate la zona sopra il modello, rimuovete con cautela sia la spina di colata sia quella del montante e premete con le dita la sabbia intorno al bacino di colata. Fate attenzione che nessun materiale cada nel foro lasciato dalla spina del montante. Ora separate con cautela la staffa inferiore da quella superiore.
Nella sabbia della staffa inferiore scavate un canale di distribuzione dall’ingresso verso il modello, fermandovi alla porta di colata, cioè la scanalatura di collegamento che porta direttamente al modello, e compattate di nuovo la sabbia come prima. In alcuni casi si possono utilizzare più canali e più porte di colata.
Applicate quindi con il coltello un sottile film d’acqua intorno al bordo del modello e preparatevi a rimuoverlo. Prima avvitate una piccola vite in una parte adatta del modello, poi picchiettate delicatamente la vite avanti e indietro e lateralmente, finché il modello non si libera e può essere sollevato facilmente.
Se lo stampo è danneggiato in qualche punto, riparatelo, soffiate via eventuale terra dall’impronta e riposizionate con attenzione la staffa superiore. Controllate di nuovo che sia correttamente allineata.
Ora siete pronti per la colata, ma prima assicuratevi che il legno esposto del banco di formatura intorno al telaio sia coperto di sabbia.
Colata dei metalli nella fonderia domestica
Per prima cosa aprite il forno con il gancio e rimuovete dal crogiolo eventuali pezzi di ferro. Quindi togliete le scorie dalla superficie dell’alluminio fuso o di un altro metallo, cercando di non agitare troppo il bagno, e depositatele nel contenitore di ferro preparato. Con il gancio estraete il crogiolo dal forno, appoggiatelo in una padella di ferro e afferratelo saldamente con le pinze.
Il metallo fuso deve essere versato nel bacino di colata e nel canale di ingresso finché non inizia a uscire dal montante. Versate l’alluminio liquido rimanente nello stampo da forno, così da creare lingotti che potrete rifondere in seguito.
Mentre aspettate di aprire lo stampo, poiché il getto metallico richiede 20–30 minuti per raffreddarsi, setacciate nuovamente tutta la sabbia in eccesso e trovate un luogo adatto dove conservarla chiusa e protetta per i progetti successivi. Fate lo stesso con la sabbia della cavità dello stampo dopo aver completato la colata. Ora spegnete con cautela e lentamente il fuoco nel forno e conservate i carboni raffreddati, perché renderanno più facile accendere i fuochi successivi.
Infine rimuovete il getto metallico dalla cavità dello stampo ed esaminatelo. Non scoraggiatevi se i primi passaggi risultano un po’ impegnativi. Con la pratica potrete ottenere getti affidabili, adatti a pressatura, fresatura, tornitura o altri tipi di lavorazione meccanica.
Ecco fatto! Avete appena realizzato con successo il vostro primo oggetto metallico nella vostra fonderia domestica. Senza dubbio imparerete strada facendo e migliorerete le vostre abilità con la pratica, ma questa semplice guida aiuterà i principianti a entrare nel mondo della fusione dei metalli.
Sicurezza e protezione della salute nella fusione dei metalli in fonderia
La fusione dei metalli può essere sicura, ma solo se si adottano le precauzioni necessarie perché l’intero processo si svolga in modo sicuro e regolare. Quando in fonderia fondete il metallo per colarlo in uno stampo, dovete lavorare con attenzione e metodo. Dopotutto, non volete certo scottarvi.
Prima di tutto assicuratevi di usare guanti protettivi o altri dispositivi di protezione, ad esempio occhiali di sicurezza, in caso di schizzi. Fate inoltre attenzione a non toccare parti calde del forno, soprattutto i metalli in colata, perché potreste procurarvi ustioni gravi. Per questo è indispensabile utilizzare pinze o utensili a pinza per estrarre il crogiolo.
Qualità del crogiolo con metallo fuso
Il crogiolo deve essere di buona qualità per evitare fuoriuscite del metallo fuso destinato alla colata. Che si tratti di ferro, acciaio o di un altro metallo, la temperatura estremamente elevata rappresenta un serio pericolo. Controllate che nel crogiolo non vi siano fori o crepe, perché potrebbero causare un incidente. Se non presenta fori né difetti, può essere utilizzato in sicurezza; se invece mostra danni strutturali, per prudenza acquistatene uno nuovo.
Per concludere...
Se avete adottato tutte le misure di sicurezza necessarie e avete letto la nostra guida, potete iniziare a costruire la vostra fonderia domestica e dare il via ai vostri progetti di fusione!
