Come penso si sia capito, fondere bronzo è il mio lavoro.
A livello industriale, tutta la produzione di bronzo parte da rottami già in lega (non necessariamente quella che si vuole ottenere), analizzati e selezionati, che per mezzo di particolari ricette, vengono fusi e raffinati per ottenere la lega desiderata.
Ovviamente per fare ciò ci vogliono strumenti che non sono disponibili all'hobbista (in primis uno spettrometro, per l'analisi chimica), quindi vi spiegherò come fare il bronzo partendo da materiali puri con analisi note. A livello industriale, come dicevo, non è una pratica sostenibile o il metallo verrebbe a costare troppo caro.
Prescrizioni di sicurezzaSo che molti hanno già esperienza, ma preferisco comunque ribadire i concetti base
1) Lavorate con materiali che fondono a oltre 1000 °C, quindi ci vuole una zona adeguata, meglio all’aperto (non usiamo nulla di potenzialmente tossico, ma ovviamente faremo un po’ di fumo) e in una zona confinata (occhio ad animali domestici, bambini, ecc)
2) Qualunque cosa che entri in contatto con il bagno fuso
deve essere preriscaldata. Come penso già saprete, il rapporto di volume tra l'acqua e il vapore é di diversi ordini di grandezza (1:1700 o giù di lì). Questo vuol dire che qualunque quantità d'acqua entri in contatto con il bagno, aumenterà il suo volume di 1700 volte = un'esplosione. Per evitare rischi, basta scaldare brevemente qualsiasi cosa che entrerà a contatto con il metallo fuso (crogiolo, stampi, bacchette per mescolare, materiale da fondere, ecc.); è sufficiente appoggiarli vicino al bagno (l'ideale è sopra al crogiolo), avendo però ovviamente cura di non immergergli, finchè non siete sicuri che siano perfettamente asciutti. In caso di dubbi, si possono immergere lentamente (poca acqua, vuol dire qualche sbuffo e mai vere e proprie esplosioni). Fate anche attenzione che vicino alla zona di lavoro non ci siano ristagni (pozze, ecc.)
3) Usate mezzi di protezione adeguati... ovviamente. Minimo sindacale: guanti da saldatore spessi e visiera in policarbonato per la faccia. Un grembiule in crosta sarebbe comunque consigliato
AttrezzaturaPersonalmente, le piccole quantità (campioni) le fondo con un fornetto a gas, mentre i miei impianti di produzione sono ad induzione
Visto che ho letto che molti hanno fornetti ad induzione, spiegherò la procedura con quest'ultimi, anche se non ne conosco le caratteristiche (quindi potrebbe esserci qualche imprecisione)
1) Fornetto ad induzione
(ho visto che si possono trovare cinesi, spendendo poche centinaia di €, ma come dicevo non li conosco)
2) Crogiolo. Normalmente i crogioli per induzione sono una miscela argillosa di grafite, ma ne esistono anche di altri tipi. La caratteristica di quelli in grafite è che riescono a scaldarsi leggermente per induzione, riducendo la stratificazione del calore (se mettete un crogiolo in carburo o in ceramica vuoto, anche con il forno al massimo non si scalda, mentre quelli in grafite un pochino si). La grafite poi ha un'azione leggermente riducente (ma per questo si consuma più in fretta)
3) Bacchette per mescolare. Per il bronzo, si possono usare anche banali tondini di ferro (quelli per cemento armato vanno benissimo). Se avete bacchette di grafite, tanto meglio
4) Pinze per movimentare il crogiolo caldo. Sono specifiche.. non inventatevi cose strane che se vi scappa un crogiolo a 1000 ° pieno di metallo fuso, fate un disastro.
5) Un cucchiaio, possibilmente in acciaio spesso (non usate alpacca, o peggio argento
), con la testa un po' grossa e il manico un po' lungo (eventualmente si può anche autocostruire)
I materiali da cui partireIl bronzo, come ben saprete è una lega rame-stagno, quindi partiremo da quei due elementi. A livello industriale, ha poi altre impurità (principalmente piombo e materiale il cui nome non è pronunciabile su questo forum) che, oltre a rendere la lega più economica, migliorano la lavorabilità all'utensile (piombo) e riducono l'ossidazione (materiale il cui nome non è pronunciabile su questo forum). Può poi avere tracce di ferro e antimonio, mentre la presenza di alluminio rovina la lega (è quindi importante avere un crogiolo dedicato al bronzo. Non usare assolutamente crogioli in cui si sia fuso alluminio o bral). A volte può essere richiesto il nickel (che comunque non peggiora mai la lega, se in concentrazioni < 2%) Ci sono poi altri elementi che possono essere presenti in tracce (non dannosi) e altri che invece anche in tracce rovinano la lega, ma difficilmente li potrete trovare tra i metalli da fondere per uso hobbistico.
Faremo una lega binaria, quindi senza impurità, perché sarebbe difficile controllarne la composizione, non avendo uno spettrometro (o un’analisi chimica per via umida), cioè:
1) rame. Non credo che debba spiegarvi molto… lo potete trovare un po’ ovunque e si riconosce dal colore rosso brillante. La fonte più ovvia è quella dei cavi elettrici (che vanno spelati…), ma si trova anche in forma di morsetti, contatti, ecc. Se è qualcosa di elettrico e non sembra rame, segnatelo con una lima, perché probabilmente è solo placcato (nichelato, stagnato, argentato, ecc.). Materiali placcati si possono usare liberamente (occhio solo che non sia ottone, che ovviamente è giallo/verdastro).
2) stagno. La fonte più ovvia di stagno è il filo da saldatura elettronica. Attenzione che una volta li facevano anche di stagno/piombo (o piombo puro), ma credo che oggi sia vietato. A noi serve stagno puro e sopra di solito c’è la composizione (sono tollerate tracce di ag, sb, bi, pb, zn < 1%). È preferibile usare filo animato, perché ha un disossidante che ci fa comodo (colofonia)
Procedimento1) Scaldate il crogiolo con un suscettore (un pezzaccio di ferro pieno, meglio una barra da appoggiare in verticale nel crogiolo). Se possibile non partite con la potenza al massimo, ma fate un riscaldo lento (direi 10-15 minuti), preferibilmente con un tappo sul crogiolo. Quando la barra è rossa (e il crogiolo ciliegia scuro) siete pronti a fondere
2) nel frattempo preparate il materiale, che va pesato in modo preciso. Faremo il cosiddetto b14, che è il bronzo più utilizzato in meccanica per le sue ben note proprietà autolubrificanti (soprattutto in accoppiata a certi acciai). Il b14 è un bronzo con 88% rame e 12% stagno in peso, quindi fate un calcolo della quantità che vi serve (il b14 ha peso specifico 8,9. Attenzione: lasciate un’abbondante materozza) e preparate l’88% di rame e il 12% di stagno (se usate filo di stagno animato, aumentate la quantità dello 0,5% sul totale -> 87,5% Cu -12,5% Sn)
3) rimuovete con attenzione il suscettore dal crogliolo e riempitelo di rame. Aggiungete un cucchiaio di carbone in pezzi piccoli e lasciate fondere. Se il rame è molto sporco o ossidato, si può aggiungere un cucchiaio di borace. Se avete scarti di lavorazioni precedenti da rifondere, aggiungeteli insieme al rame (eventuale truciolo sarebbe bene che fosse asciutto, ma se lo mettete per primo cambia poco… farà solo un sacco di fumo. Se usate emulsioni o olio ovviamente i fumi sono tossici. Se aggiungete truciolo sarebbe bene usare un cucchiaio di borace)
4) appena il rame è fuso, aggiungete lo stagno. Se il vostro fornetto a induzione riesce a creare delle belle correnti convettive (il materiale fuso si rimescola vistosamente da solo, grazie all’induzione. Ma credo che ci vogliano determinate frequenze, che non so se i vostri fornetti abbiano) aggiungetelo a forno acceso, altrimenti a forno spento. Mescolate molto bene con la bacchetta (se avete le correnti di cui parlavo, si può lasciar fare il grosso al forno), facendo però attenzione a non fondercela dentro (se usate un pezzo di ferro, quando diventa troppo caldo, toglietelo dal bagno e lasciatelo raffreddare un po’ prima di immergerlo di nuovo. Potete anche usare più bacchette a giro per velocizzare). Attenzione che la colofonia nel filo animato fa un po’ di fiamma (la colofonia è leggermente irritante per esposizioni prolungate ai fumi, ma non è tossica)
5) quando lo stagno è ben alligato e mescolato, spegnete il forno e “schiumate” la scoria con il cucchiaio (come se voleste togliere la schiuma ad un cappuccino) finché non avete il metallo perfettamente pulito
6) colate velocemente nel vostro stampo
Per quel che riguarda lo stampo, secondo me il bello è farsi delle barre tornibili. Basta preparare un negativo al tornio in ferraccio (per avere stampi duraturi ci vorrebbe la ghisa specifica) con pareti abbastanza spesse da assorbire il calore. Ovviamente le pareti devono essere leggermente coniche per poter estrarre il pezzo (dopo averlo lasciato raffreddare). Le barre non devono essere troppo sottili o sarà difficile non avere bolle o occlusioni (direi almeno 40/50 mm) e prima di colarci il metallo bisogna metterci un po’ di distaccante con un pennellino (grafite - fate una poltiglia fluida con alcool, oppure colofonia - si può sciogliere nell’alcool, oppure nafta). Considerate che gli ultimi cm della barra, in cui avrete il ritiro del metallo (materozza) avranno dei difetti, quindi state abbondanti.
Dal punto di vista delle caratteristiche meccaniche, se la fusione viene bene (quando la lavorate al tornio vedete subito se ci sono bolle o occlusioni) non ha nulla di meno di una barra che potete trovare in commercio.
Se avete dubbi, sono ovviamente a disposizione. Mi raccomando solo sulla sicurezza che vorrei non avere nessuno sulla coscienza
P.s.
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