I produttori tendono a ricorrere alla fusione quando considerano il rapporto costo-prestazioni e la maggiore resistenza del prodotto. Tuttavia, presenta anche degli svantaggi, come lo spreco di materiale.
Probabilmente conoscete la metallurgia delle polveri (PM), nota per la sua capacità di produrre rapidamente parti complesse.
Come scegliere questi due processi di produzione?
Se desiderate confrontare la metallurgia delle polveri con la fusione, siete nel posto giusto.
Contenuti
Panoramica sulla metallurgia delle polveri e sulla fusione
Sia la fusione che la metallurgia delle polveri utilizzano stampi per modellare le materie prime in componenti. Entrambe possono produrre componenti con forma netta o quasi netta.
Ciò che li distingue notevolmente è che il processo di fusione fonde il metallo per formare i pezzi, mentre la metallurgia delle polveri crea pezzi al di sotto del punto di fusione.
Cos'è il PM?
Definizione di PM
Processo di metallurgia delle polveri crea componenti metallici riscaldando polveri metalliche compattate appena al di sotto del loro punto di fusione.
Tipi di processo di metallurgia delle polveri
Ecco i comuni tipi di processo di metallurgia delle polveri.
- Metallurgia delle polveri convenzionale
- Metal Injection Moulding (MIM)
- Pressatura Isostatica a Caldo (HIP)
- Pressatura isostatica a freddo (CIP)
- Sinterizzazione al plasma a scintilla (SPS)
- Forgiatura a polvere (PF)
- Produzione additiva (AM)
Cos'è il casting?
Definizione di Casting
Il processo di fusione consiste nell'introdurre metallo fuso in uno stampo per conferire la forma desiderata al pezzo. È un processo di produzione antichissimo, le cui prime fusioni risalenti al 3200 a.C. sono state ritrovate.
Tipi di colata
- Fusione di sabbia
La fusione in sabbia utilizza stampi in sabbia per creare i pezzi. Questi stampi sono solitamente più economici e sufficientemente refrattari.
- Die Casting
La pressofusione produce pezzi fusi forzando il metallo fuso in uno stampo ad alta pressione. La pressofusione può produrre componenti con un'ottima finitura superficiale. Gli stampi utilizzati per la pressofusione sono più costosi e hanno una maggiore durata.
- Casting di investimento
La fusione a cera persa è un processo di fusione di precisione che prevede il rivestimento di un modello in cera con ceramica per formare il getto. I pezzi ottenuti tramite fusione a cera persa presentano i seguenti vantaggi:
- Finitura superficiale perfetta
- Elevata precisione dimensionale
- Utilizzo efficace del materiale metallico
- Gravità Die Casting
La fusione a gravità sfrutta la sola forza di gravità per colare il metallo fuso in uno stampo. La fusione a gravità ha bassi costi di produzione, ma richiede tempi di produzione lunghi.
- Colata continua
La colata continua produce lunghezze continue di forme metalliche poligonali. Rispetto alla colata tradizionale, la colata continua può ridurre sia i costi che il consumo energetico.
Vantaggi della metallurgia delle polveri rispetto alla fusione
Quando si confronta la metallurgia delle polveri con la fusione, in genere si considerano i seguenti fattori:
- Costo
- Materia prima
- Proprietà meccaniche
- Precisione dimensionale
- Rispettoso dell'ambiente
- Iscrizione
- Costo
Le attrezzature per la metallurgia delle polveri sono solitamente più costose, ma l'efficienza produttiva è elevata. I pezzi sinterizzati richiedono meno operazioni secondarie, mentre i pezzi fusi richiedono una maggiore lavorazione secondaria. Inoltre, la metallurgia delle polveri adotta per lo più processi completamente automatizzati, il che riduce notevolmente i costi di manodopera.
- Maggiore efficienza dei materiali
Rispetto alla ghisa, i componenti in metallo in polvere vengono realizzati pressando la polvere, con un elevato tasso di utilizzo del materiale. La maggior parte delle fusioni richiede una lavorazione secondaria per rifilare o rimuovere il materiale in eccesso.
- Tolleranze precise
I componenti di metallurgia delle polveri possono raggiungere un'accuratezza dimensionale molto elevata, soprattutto dopo la processo di dimensionamentoGeneralmente, i pezzi sinterizzati possono raggiungere una precisione di circa ± 0.04 mm. La fusione, in particolare la fusione in sabbia, presenta solitamente una precisione dimensionale inferiore rispetto alla microfusione a bagno di piombo.
- Proprietà meccaniche
I prodotti PM presentano spesso una microstruttura più uniforme, che determina proprietà meccaniche costanti.
Ottenere proprietà ottimali può essere più difficile nel processo di fusione a causa di problemi come segregazione e porosità.
Tuttavia, i pezzi fusi formano una struttura più compatta durante la solidificazione e presentano solitamente una maggiore resistenza alla trazione e allo snervamento.
- Finitura di superficie
I componenti ottenuti tramite PM presentano in genere una finitura superficiale più fine, con una rugosità media (Ra) di 1.6 µm. Ciò riduce la necessità di operazioni secondarie.
- Ampia gamma di materie prime
La maggior parte dei getti è realizzata con materiali non ferrosi quali:
- Zinco
- Rame
- Alluminio
- Ferro
- Magnesio
Perché questi metalli hanno punti di fusione bassi.
La metallurgia delle polveri offre una gamma più ampia di scelta di materiali.
- Ferro
- Rame
- Acciaio inossidabile
- Nichel
- cromo
- Manganese
- Zolfo
- Fosforo
- Silicio
- Tempo di produzione
La PM può essere più veloce per la produzione di componenti in grandi volumi grazie alla sua compattazione ottimizzata e processo di sinterizzazioneL'eliminazione di lunghe fasi di lavorazione e finitura contribuisce inoltre a ridurre i tempi di produzione complessivi.
- Benefici ambientali
Il processo di PM consuma spesso meno energia rispetto alla fusione dei metalli. E la riduzione degli sprechi di materiale porta a una produzione più rispettosa dell'ambiente.
La fusione del metallo durante la fusione consuma molta energia e produce gas di scarico. Inoltre, i getti vengono raffreddati principalmente con acqua, che può contaminarsi con olio, grasso e residui metallici.
Applicazioni della metallurgia delle polveri e della fusione
Nella nostra vita quotidiana sono presenti molti prodotti di fusione e prodotti di metallurgia delle polveri.
Ad esempio, le robuste padelle che usiamo per cucinare deliziosi piatti sono realizzate tramite fusione. Mentre i cuscinetti fluidi e affidabili delle ventole che ci mantengono freschi nelle calde giornate estive sono progettati utilizzando la metallurgia delle polveri.
Le applicazioni più importanti della metallurgia delle polveri sono le seguenti:
- Parti del motore per automobili, come bielle, guide valvole e camme
- Componenti magnetici morbidi per motori, trasformatori e induttori
- Utensili per il taglio e la lavorazione
- Filtri porosi per la filtrazione di gas e liquidi
Altri usi significativi della fusione includono:
- Blocchi motore, testate cilindri e scatole di trasmissione per automobili
- Alloggiamenti per turbine, alloggiamenti per compressori e carrelli di atterraggio per aeromobili
- Parti di macchinari pesanti: parti grandi e resistenti come alloggiamenti di pompe, corpi valvola e ingranaggi.
- Stampi e matrici per vari processi di produzione
- Componenti strutturali e accessori utilizzati nell'industria cantieristica navale
Scegli il processo più adatto al tuo progetto
Quando è necessario produrre rapidamente in serie componenti complessi di piccole e medie dimensioni, la metallurgia delle polveri è ovviamente la soluzione migliore. Per pezzi più grandi e resistenti, la fusione può essere più adatta.
Inoltre, è necessario considerare anche il materiale dei pezzi. Ad esempio, per metalli con punti di fusione più elevati, come l'acciaio inossidabile, la metallurgia delle polveri è ovviamente più adatta.
Inoltre, dovresti considerare il fattore costo, che comprende materiali, attrezzature, efficienza produttiva, ecc.
FAQ
1. Cos'è il getto nel processo di fusione?
Nel processo di fusione, "colata" si riferisce all'atto di trasferire il metallo fuso in uno stampo. Una volta che il metallo fuso si raffredda e si solidifica, si formano i componenti della fusione.
2. Quanto tempo richiede il processo di fusione?
Il tempo di lavorazione può variare notevolmente in base ai seguenti fattori:
- La dimensione e la complessità della parte
- Il metodo di fusione specifico utilizzato
- Il volume di produzione.
La fusione può richiedere diverse settimane. Per pezzi grandi e complessi, può richiedere fino a un mese.