26-12-2025-Technologies and Production Systems-Shell molding [EN]-[IT]

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~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

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ENGLISH

26-12-2025-Technologies and Production Systems-Shell molding [EN]-[IT]

With this post, I would like to provide a brief introduction to the topic mentioned above.
(lesson/article code: EX_LS_11)

Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Introduction to Grit Casting
Grit casting is a metal casting process that uses a permanent metal mold called a shell. This metal mold is internally lined with a layer of resin-coated sand.
It can be considered an intermediate technology between sand casting and die casting.
Sand casting is economical but not very precise, while die casting is precise but very expensive.

How die casting works

Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Dieve casting is a mixed-mold foundry process.
The mold consists of a permanent metal shell, sometimes also called a matrix, which is internally lined with a thin shell of resin-coated sand.
Essentially, the shell has the negative shape of the part being produced, while the metal die guarantees geometric precision, repeatability, and process stability.

Physical-Technological Principle
Regarding the physical-technological principle of chill casting, we can summarize it as follows:

• the heat of the metal matrix causes the resin contained in the sand to polymerize,
• this forms a rigid shell that adheres to the model;
• the shell is then coupled with its symmetrical counterpart and used as a casting mold.
  NOTE: Resin polymerization is a chemical reaction in which small molecules (monomers) bond together to form rigid three-dimensional chains (polymers). In practice, before the resin polymerizes, it is fluid or slightly viscous, while afterward it becomes hard, rigid, and insoluble.

Stages of the die casting process

Image created with artificial intelligence, the software used is Napkin.ai

The phases of the die casting process can be summarized in 8 distinct phases:
-1-
Heating the metal model
Typically to 200–300°C.
-2-
Deposition of the resin sand
Fine silica sand + thermosetting resin.
-3-
Formation of the shell
Hardening of a 5–10 mm layer.
-4-
Removal of excess sand
Only the shell remains, adhering to the model.
-5-
Furnace firing
To complete the resin curing.
-6-
Assembly of the half-shells
Insertion of cores if necessary.
-7-
Pouring of the molten metal
Cast iron, steel, aluminum alloys, or copper.
-8-
Breaking the shell and extraction of the casting

Extraction of the casting
Let's clarify one concept right away: In chill casting, the quality of the casting is not determined by the sand, but by the thermal and geometric control of the metal shell.
In shell casting, unlike sand casting, the mold is permanent; the model is not removed, and the problem of extraction concerns the solidified casting.
The problem just mentioned arises from the fact that molten metal can adhere to the walls of the mold, making removal of the casting difficult and increasing the risk of cracks or surface defects.
Main causes of extraction difficulties
Below are the main causes of extraction difficulties:

• Volumetric shrinkage of the metal
• High cooling rate
• Obstacles to free contraction

Casting extraction methods
Extraction occurs using numerous mechanical ejectors, which must act quickly and simultaneously.
A very important point is that the casting must be extracted as soon as solidification is complete, before shrinkage becomes critical.
In shell casting, extraction of the casting is a critical phase, influenced by volumetric shrinkage, cooling rate, and the geometry of the mold; It requires multiple ejectors, correct timing, and a mold design geared toward free metal contraction. From this, we can deduce that gravity casting requires a certain level of expertise.

Typical Applications for Shell molding

Image created with artificial intelligence, Grok software used

Gravity cast casting is mainly used for:
-Automotive components
-Housings and casings
-Pump bodies and valves
-Medium-to-high precision mechanical parts

Conclusions
Shell molding casting is a repeatable and automatable metal casting process, suitable for medium-to-large series with shorter cycle times than sand casting. The economics of this technique are that it has a high initial cost for the metal shell, but the unit cost decreases as the volume increases.
Ground casting is one of the foundry processes that requires a high level of technical expertise, especially during the design and operation phases.

Question
Ground casting is a relatively modern casting method developed during the 20th century.
Did you know that the process is attributed to the German engineer Johannes Carl Adolf Croning, who developed and patented it during World War II, around 1943-1944?

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ITALIAN

26-12-2025-Tecnologie e sistemi produttivi-Fonderia in conchiglia [EN]-[IT]

Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LS_11)

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

Introduzione alla fonderia in conchiglia
La fonderia in conchiglia è un processo di fusione dei metalli che avviene tramite l’utilizzo di uno stampo metallico permanente detto conchiglia. Questo stampo metallico è rivestito internamente da uno strato di sabbia resinata.
Può essere considerata una tecnologia intermedia tra la fusione in sabbia e la pressofuusione.
La fusione in sabbia è economica ma poco precisa, mentre la pressofusione è precisa, ma molto costosa.

Come avviene la fonderia in conchiglia

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

La fonderia in conchiglia è un processo di fonderia a stampo misto.
Lo stampo è costituito da una conchiglia metallica permanente, a volte chiamata anche matrice, che internamente è rivestita da un sottile guscio di sabbia resinata.
Sostanzialmente il guscio ha la forma negativa del pezzo che si vuole realizzare, mentre la conchiglia metallica garantisce la precisione geometrica, ripetibilità e stabilità del processo.

Principio fisico-tecnologico
Per quanto riguarda il principio fisico-tecnologico della fonderia in conchiglia possiamo sintetizzarlo come segue:
-il calore della matrice metallica provoca la polimerizzazione della resina contenuta nella sabbia
-si forma così un guscio rigido aderente al modello;
-il guscio viene poi accoppiato con il suo simmetrico e utilizzato come stampo di colata.
NOTA: La polimerizzazione della resina è una reazione chimica in cui molecole piccole (monomeri) si legano tra loro formando catene tridimensionali rigide (polimeri). In pratica prima che avvenga la polimerizzazione della resina, la resina è fluida o leggermente viscosa, mentre dopo la resina diventa dura, rigida e insolubile

Fasi del processo della fonderia in conchiglia

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Napkin.ai

Le fasi del processo della fonderia in conchiglia possono essere riassunte in 8 fasi distinte:
-1-
Riscaldamento del modello metallico
Tipicamente a 200–300 °C.
-2-
Deposizione della sabbia resinata
Sabbia silicea fine + resina termoindurente.
-3-
Formazione del guscio (shell)
Indurimento di uno strato di 5–10 mm.
-4-
Eliminazione della sabbia in eccesso
Rimane solo il guscio aderente al modello.
-5-
Cottura in forno
Per completare la reticolazione della resina.
-6-
Assemblaggio delle semiconchiglie
Eventuale inserimento di anime.
-7-
Colata del metallo fuso
Ghise, acciai, leghe di alluminio o rame.
-8-
Rottura del guscio ed estrazione del getto

L’estrazione del getto
Chiariamo subito un concetto, che è il seguente. Nella fonderia in conchiglia la qualità del getto non è data dalla sabbia, ma dal controllo termico e geometrico della conchiglia metallica.
Nella fonderia in conchiglia, a differenza della fonderia in terra, la forma è permanente, il modello non viene estratto e il problema dell’estraibilità riguarda il getto solidificato.
Il problema, appena citato, nasce dal fatto che il metallo fuso può aderire alle pareti della conchiglia, rendendo difficoltosa la rimozione del getto e aumentando il rischio di cricche o difetti superficiali.
Cause principali delle difficoltà di estrazione
Qui di seguito elenco le cause principali delle difficoltà di estrazione:
-Ritiro volumetrico del metallo
-Elevata velocità di raffreddamento
-Ostacoli alla contrazione libera

Modalità di estrazione del getto
L’estrazione avviene mediante numerosi espulsori meccanici i quali devono agire in modo rapido e simultaneo.
Una cosa molto importante è che il getto deve essere estratto non appena termina la solidificazione, prima che il ritiro diventi critico.
Nella fonderia in conchiglia l’estrazione del getto è una fase critica, condizionata dal ritiro volumetrico, dalla velocità di raffreddamento e dalla geometria della forma; essa richiede espulsori multipli, tempistiche corrette e una progettazione della conchiglia orientata alla contrazione libera del metallo. Da questo possiamo dedurre che la fonderia in conchiglia richiede una certa professionalità.

Applicazioni tipiche per la fonderia in conchiglia

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Grok

La fonderia in conchiglia è principalmente usata per:
-Componenti automotive
-Carter e involucri
-Corpi pompa e valvole
-Parti meccaniche di precisione medio–alta

Conclusioni
La fonderia in conchiglia è un processo di fusione dei metalli ripetibile e automatizzabile, adatto a serie medio–grandi con tempi ciclo inferiori alla fonderia in sabbia. Gli aspetti economici di questa tecnica sono che ha un costo iniziale elevato per la conchiglia metallica, ma un costo unitario decrescente all’aumentare dei volumi.
La fonderia in conchiglia è uno dei processi di fonderia che richiede un alto livello di professionalità tecnica, soprattutto in fase di progettazione e di conduzione del processo.

Domanda
La fonderia in conchiglia è un metodo di fusione relativamente moderno sviluppato nel corso del XX secolo.
Sapevate che il processo è attribuito all’ingegnere tedesco Johannes Carl Adolf Croning, che lo sviluppò e brevettò durante la Seconda guerra mondiale, intorno al 1943-1944?

THE END