LA FUSIONE  

Obiettivi

1.     Conoscere gli stati della materia

2.     Conoscere le proprietà dei materiali

3.     Saper applicare le conoscenze acquisite per la realizzazione di semplici oggetti  

Contenuti

Nell’ambito dell’U. D. dedicata ai metalli, quella qui presentata, è una esperienza finale, pratica, che vuol essere di stimolo nel seguire gli argomenti e di verifica per quanto appreso.

Nella conoscenza dei materiali tecnologici, i metalli propongono una serie di informazioni utili, sia a causa della larghissimo utilizzo che se ne fa nella produzione industriale sia per la notevole diffusione nell’uso quotidiano e domestico.

Al fine di poter scegliere ed impiegare correttamente i materiali nelle costruzioni e realizzazione è necessario conoscere le loro caratteristiche.

PROPRIETA’ DEI MATERIALI

Per quanto riguarda la fusione, occorre dire che i metalli puri hanno un punto di fusione ben preciso, mentre le leghe fondono con una temperatura che dipende dalla loro composizione.

I materiali metallici si usano generalmente in lega, per dare caratteristiche diverse, migliorative rispetto al metallo base, date appunto dalla sostanza aggiunta.

Le leghe sono degli aggregati cristallini, piuttosto intimi rispetto ad una semplice miscelazione, ma meno di un vero e proprio composto chimico. Esse sono veramente importanti, in quanto nell’industria si usano molto più frequentemente dei metalli puri. Esse possono essere date dall’unione di un metallo più metallo (ad esempio rame + zinco = ottone), oppure metallo più metalloide (ferro + carbonio = acciaio o con un tenore più elevato di carbonio = ghisa). Se al metallo base si aggiungono materiali diversi la lega acquista caratteristiche tecnologiche diverse (rame + zinco = ottone; rame + stagno = bronzo).

Durante la lezione è possibile presentare anche gli stati della materia nei suoi tre aspetti, così come nello schema qui riportato;  nella nostra esperienza il metallo passerà dallo stato solido a liquido e si risolidificherà di nuovo. La sublimazione passaggio da solido a gassoso è un comportamento tipico delle tavolette canforate utilizzate come tarmicida per la conservazione di abiti e stoffe.

Metodi e attività

Prima di iniziare l’esperienza pratica è interessante, poter mostrare ai ragazzi l’attività di una fonderia della zona, dove è possibile incontrare la realizzazione delle forme, dei getti, lo stesso forno, oppure se possibile rintracciarlo, recarsi in una officina di un fabbro e vedere la lavorazione manuale del ferro ed i trattamenti che si è in grado di fare.

Nella nostra  esperienza il metallo prioritariamente utilizzato da noi per l’esperienza, è il piombo. È facilmente reperibile presso un rottamaio, (vecchie tubazioni, coperture impermeabili, batterie, pesi…), ha un punto di fusione intorno ai 330 gradi (di solito è in lega con lo stagno).

Per una semplice visione del fenomeno ciascun ragazzo può preparare un impasto di gesso da colare in un piccolo recipiente piuttosto basso (scatole di metallo, cartone o plastica); senza aspettarne l’indurimento si possono fare dei calchi di semplici oggetti, ciondoli, chiavi, monete, o anche realizzare le proprie iniziali, asportando il gesso così come più conviene.

Su di un fornello a gas si mette in fusione del piombo utilizzando una vecchia pentola d’acciaio o di alluminio. E’ necessario che il gesso sia ben asciutto, per evitare che il vapore formandosi spruzzi il piombo all’esterno del calco; è bene perciò prepararli qualche settimana prima, o asciugarli sul termosifone, nel locale caldaia o nel forno della cucina.

Si dispongono i calchi in gesso ben asciutti sul pavimento, per poi versarci, con tutte le dovute precauzioni, il piombo fuso.

Dopo il raffreddamento, si può estrarre l’oggetto finito dalla forma  di gesso e consegnarlo ai ragazzi.

 In questa attività è possibile coinvolgere anche ragazzi con handicap, facendoli lavorare sulla realizzazione del calco in gesso e consegnando loro così come a tutti i ragazzi la prova di fusione.

Per ottenere delle esecuzioni più valide dal punto di vista sia manipolativo che artistico, si possono realizzare delle fusioni a cera persa, realizzando l’oggetto originale, da un unico blocco di cera già in precedenza fuso. Per il modellamento è possibile utilizzare semplici oggetti di utensileria, quali coltelli, scalpelli, forbici.

Si provvede poi a ricoprire, con una certa attenzione e delicatezza, tutto l’oggetto di uno spesso strato di gesso, facendo in modo di lasciare libero il fondo, da dove poi si colerà il piombo fuso. Se si ritiene necessario, si può rinforzare il blocco di gesso con una rete di acciaio a maglie piccole direttamente affogata nella malta.

A lavoro finito,  si mette il tutto nel forno della cucina o anche in quello per la ceramica, a bassa temperatura (150 –180 °C circa), per ottenere la fusione di tutta la cera che sarà raccolta in un recipiente in precedenza sistemato sotto lo stampo, lasciando la forma vuota nel blocco di gesso.

Una volta raffreddato, si praticano dall’esterno dei piccoli fori che facilitano l’uscita dell’aria dallo stampo (si chiamano appunto “tirate d’aria”), e favoriscono il passaggio del metallo fuso nei punti più scomodi.

Si dispone la forma in un recipiente riempito di sabbia o ghiaia, in modo da bloccarlo verticalmente e quindi si procede a versare in piombo fuso. Dopo il raffreddamento si procede alla rottura del gesso, alla pulitura dell’oggetto e quindi alla sua rifinitura anche tramite cesellatura.

Il piombo fuso rimasto si può versare in un recipiente contenente acqua e ottenere così dei gustosi oggetti astratti.

Verifiche

Come attività pratica si valuterà il corretto utilizzo del gesso già conosciuto durante l’U.D. dedicata ai leganti edili, mentre per gli aspetti più teorici si propongono le seguenti domande:

1.     Come si suddividono le proprietà dei materiali

2.     Definisci i tre termini: duttile, malleabile e tempra

3.     Quale metallo è liquido a temperatura ambiente

4.     Che cosa è una lega metallica

5.     Perché i materiali metallici sono generalmente utilizzati in lega

6.     Definisci il passaggio dallo stato solido a quello gassoso.

7.     Fai un esempio di un prodotto domestico che sublima

8.     Riproponi l’organigramma essenziale per la realizzazione di calchi in piombo

9.     La tensione superficiale del piombo fuso è positiva o negativa

10. Perché definiamo una fusione a “cera persa”.

Glossario

Tempra: trattamento superficiale di materiali metallici tendente a migliorarne le proprietà meccaniche e realizzato con il riscaldamento del materiale e successivo brusco raffreddamento, in acqua o olio; per l’acciaio si parla anche di cementazione.

Malleabile: proprietà di un metallo a trasformarsi in fogli sottili

Duttile: proprietà di un metallo a trasformarsi i fili sottili.

Discipline coinvolte

Scienze può essere coinvolta per la parte che riguarda gli stati della materia, nel conoscenza dei vari elementi, nella valutazione del diverso calore di fusione.

Educazione artistica può direttamente collaborate alla realizzazione degli stampi in gesso, degli oggetti scolpiti nella cera e del loro relativo progetto artistico.

Biliografia

Angelino Moranini Rovere “Tecnologia e Disegno” Paravia ed. Torino 1996

Sant’Angelo in Vado 29.11.99

Prof. Giuseppe Dini