Vantaggi e svantaggi dei prodotti ottenuti con la metallurgia delle polveri e della fusione

I.Vantaggi dei prodotti della metallurgia delle polveri

Quando si confrontano i prodotti della metallurgia delle polveri con quelli ottenuti per fusione, è importante considerare i seguenti fattori: qualità, impatto significativo, proprietà meccaniche, costo, applicazione. Sia i prodotti della metallurgia delle polveri sia quelli ottenuti per pressofusione richiedono il riempimento di uno stampo che conferisce la forma desiderata. Il componente stampato viene quindi estratto, un processo che influisce sulla progettazione del componente e dell'utensile. È qui che finiscono le somiglianze. Nella pressofusione, il metallo fuso viene versato in uno stampo, dove solidifica. Dopo l'estrazione dallo stampo, viene generalmente sottoposto a più lavorazioni meccaniche e trattamenti termici. Al contrario, il processo dei metalli in polvere prevede l'uso di polvere fredda. (Alcune varianti prevedono il riscaldamento della polvere, ma non fino al punto di fusione.) Quando lo stampo è pieno, l'utensile superiore scende per compattare la polvere. Lo stampo si apre quindi e il componente viene espulso. Molti componenti in metallo sinterizzato vengono poi sottoposti a sinterizzazione per fondere la miscela in un componente indurito.

II.Differenze tra i prodotti della metallurgia delle polveri e la pressofusione

Nonostante le somiglianze tra questi processi, molti vantaggi e svantaggi dei prodotti della metallurgia delle polveri sono molto diversi da quelli della fusione.

III. Qualità Nella pressofusione, il liquido turbolento riempie la cavità.

A volte questo può intrappolare aria, causando un riempimento insufficiente (il materiale non riempie lo stampo). Le scaglie di ossido possono cadere nel liquido, causando difetti interni; le linee di flusso e la porosità sono comuni. Per verificare l'integrità dopo la fusione e rilevare i componenti difettosi, a volte sono necessari: prove di tenuta, radiografie e altre ispezioni.

Uno dei vantaggi della metallurgia delle polveri è l'uniformità. Ogni ciclo deposita nello stampo una quantità uniforme di polvere e la compatta fino alla stessa densità. Se il produttore di metalli in polvere adotta buone pratiche di pulizia ed evita la contaminazione della polvere, i difetti interni sono estremamente improbabili.

Il secondo vantaggio è il controllo della microstruttura. Nella pressofusione, questa è determinata dalla velocità di raffreddamento, che dipende da fattori quali la superficie e il volume. La metallurgia delle polveri consente un controllo migliore della porosità e dell'uniformità, nonché la possibilità di formare microstrutture più fini. Perché è importante per i progettisti? Ciò la rende particolarmente adatta alla produzione di componenti duri e tenaci, come gli utensili in acciaio rapido.

IV.impatto significativo

La pressofusione viene spesso utilizzata per materiali non ferrosi come: alluminio, magnesio, zinco

Ciò è dovuto principalmente al fatto che questi metalli hanno bassi punti di fusione.

I prodotti della metallurgia delle polveri offrono maggiore flessibilità nella scelta dei materiali e delle leghe. In particolare, sebbene esistano materiali in metallo sinterizzato "standard", sono possibili anche miscele di polveri. Ciò consente di creare proprietà specifiche, come elevate proprietà magnetiche per i componenti dei motori, nonché polveri metalliche ad alto punto di fusione. I metalli in polvere sono generalmente composti da uno dei seguenti materiali: acciaio inossidabile, ferro, nichel, titanio, rame, silicio, fosforo.

1. Proprietà meccaniche

Rispetto ad altri processi, la pressofusione offre notevoli capacità di formatura. Tuttavia, è possibile sfruttare possibilità progettuali quasi uguali a quelle dei prodotti realizzati mediante metallurgia delle polveri, ma con proprietà meccaniche migliori.

I materiali utilizzati per la pressofusione non sono magnetici. A meno che non siano inseriti in un altro componente realizzato con un altro metallo, non hanno applicazioni magnetiche. Tuttavia, il metallo sinterizzato offre un'ampia gamma di materiali magnetici disponibili. Un altro problema dei pezzi pressofusi è che sono fragili e si rompono facilmente. Il fatto che i principali materiali dei componenti pressofusi - zinco e alluminio - siano metalli relativamente teneri non aiuta. I pezzi in metallo sinterizzato, solitamente realizzati con qualche forma di acciaio, possono sopportare sollecitazioni maggiori. L'uso di materiali più resistenti consente di ottenere la stessa forma con una quantità inferiore di materiale, riducendo lo spazio e il peso nei progetti dei motori.

1. Costo

Il design del componente è il principale fattore determinante del costo, sebbene i progetti possano essere personalizzati per adattarsi al processo di stampaggio. Tuttavia, esistono differenze tra i prodotti pressofusi e quelli realizzati mediante metallurgia delle polveri che hanno significative implicazioni sui costi.

Uso/rendimento del materiale. I prodotti della metallurgia delle polveri hanno tassi di scarto inferiori, un enorme vantaggio quando si lavora con materiali di alto valore come il rame e l'acciaio inossidabile

Lavorazioni secondarie. I pezzi pressofusi richiedono quasi sempre la rifilatura per rimuovere le bave, oltre ad alcune lavorazioni meccaniche ed eventualmente a un trattamento termico. La maggior parte dei pezzi in metallo sinterizzato richiede poche lavorazioni secondarie.

Consumo energetico. Fondere il metallo richiede molta energia, soprattutto per i materiali con punti di fusione più elevati. Sebbene anche la sinterizzazione richieda molta energia, è probabile che il consumo totale della sinterizzazione sia inferiore rispetto a quello della fusione.

VI. Applicazioni

Molti di noi giocavano con le automobiline Matchbox da bambini. Questo è un esempio di pressofusione. La scocca metallica dell'automobile ha una forma complessa, particolarmente adatta a questo processo. (Purtroppo, oggi le automobiline Matchbox sono di plastica.) Altri usi più importanti della pressofusione nel corso degli anni includono: loghi sulle automobili, ruote ferroviarie pressofuse, aste nei motori a due tempi.

VII. Considerare entrambi i processi

Sia la metallurgia delle polveri sia la pressofusione sono processi quasi a forma finita. (Sebbene riteniamo che la metallurgia delle polveri produca pezzi realmente a forma finita.) Tuttavia, in molti casi, la metallurgia delle polveri offre vantaggi distinti rispetto alla fusione. I vantaggi del processo di metallurgia delle polveri sono particolarmente evidenti quando si utilizzano materiali di alto valore e ad alto punto di fusione. Tenete presente che questo processo di lavorazione dei metalli offre una maggiore flessibilità nell'uso dei materiali, ampliando così le possibilità progettuali per i componenti automobilistici e per numerose altre applicazioni.