Introducción a la fundición de metales en polvo

La fundición es un proceso de fusión de un metal en un líquido que cumple ciertos requisitos y su vertido en un molde, enfriamiento, solidificación y limpieza para obtener una pieza fundida con una forma, tamaño y rendimiento predeterminados.

Desarrollo histórico de la fundición
La fundición es un método de fabricación antiguo que se remonta a hace 6.000 años en mi país. Con el desarrollo de la tecnología industrial, la calidad de las piezas de fundición de gran tamaño afecta directamente a la calidad de los productos. Por lo tanto, la fundición ocupa una posición importante en la industria de fabricación de maquinaria. El desarrollo de la tecnología de fundición también es muy rápido, especialmente a finales del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX, cuando aparecieron muchos métodos de fundición nuevos, como la fundición a baja presión, la fundición cerámica, la fundición continua, etc., que se mejoraron y se pusieron en práctica en la segunda mitad del siglo XX.

Debido a los requisitos actuales de calidad de fundición, precisión de fundición, costo de fundición y automatización de fundición, la tecnología de fundición se está desarrollando en la dirección de precisión, gran escala, alta calidad, automatización y limpieza. Por ejemplo, mi país se ha desarrollado rápidamente en tecnología de fundición de precisión, tecnología de fundición continua, tecnología de fundición especial, automatización de fundición y tecnología de simulación de moldeo por fundición en los últimos años.

Características del casting:

1. Las materias primas para la fundición están ampliamente disponibles y el costo de producción es bajo. En comparación con otros procesos de formación, la fundición tiene ventajas obvias.
2. La fundición es un proceso de formación de metales mediante líquido, por lo que puede producir formas muy complejas, especialmente piezas en bruto o de diversos tamaños con cavidades internas complejas.
3. El tamaño, el peso y el lote de producción de las piezas fundidas no están restringidos y son relativamente flexibles.
4. El costo de producción es bajo, se ahorran recursos y la tasa de utilización del material es alta, por lo que se utiliza ampliamente.
5. Las propiedades mecánicas de las piezas fundidas no son tan buenas como las de las piezas forjadas con la misma composición química.
6. Debido a los numerosos procesos de producción y al alto consumo de material en la fundición, la calidad de las piezas fundidas no es lo suficientemente estable y la tasa de desechos es relativamente alta cuando el control no es bueno.
7. Las condiciones de trabajo también son malas.

Ventajas y desventajas del casting
Ventajas:
1) Puede producir piezas en bruto con formas complejas, especialmente piezas con cavidades internas complejas, como diversas cajas, camas, estantes, etc.
2) La producción de piezas fundidas tiene una amplia adaptabilidad y una gran flexibilidad de proceso. Todos los materiales metálicos que se utilizan habitualmente en la industria se pueden utilizar para la fundición. El peso de las piezas fundidas puede variar desde unos pocos gramos hasta cientos de toneladas, y el espesor de la pared puede variar desde 0,5 mm hasta aproximadamente 1 m.
3) La mayoría de las materias primas para la fundición están ampliamente disponibles, son económicas y se pueden utilizar directamente las piezas de desecho, por lo que el costo de las piezas fundidas es bajo.
Desventajas:
1) La estructura de la fundición es suelta y los granos son gruesos, por lo que es fácil que se produzcan agujeros de contracción, encogimiento, poros y otros defectos en el interior. Por lo tanto, las propiedades mecánicas de las piezas fundidas, especialmente la tenacidad al impacto, son más importantes.
son inferiores a las de las piezas forjadas del mismo material.
2) La calidad de las piezas fundidas no es lo suficientemente estable.

Comparación entre la pulvimetalurgia y la fundición
Ambos son una tecnología de moldeo de un material y la diferencia es similar a la diferencia entre el hierro fundido y la cerámica. La fundición es el uso del cambio de fase de los materiales de líquido a sólido para el moldeo; la pulvimetalurgia es el uso de materiales de bajo punto de fusión entre partículas sólidas para lograr el moldeo.
La fundición ha fundido completamente el metal, mientras que la pulvimetalurgia no lo hace (solo se funde una parte del material). El molde de fundición es mucho más grande que el molde de pulvimetalurgia y el costo es de varias a diez veces mayor que el de este último. La pulvimetalurgia es una tecnología de proceso para fabricar metal o usar polvo metálico (o una mezcla de polvo metálico y polvo no metálico) como materia prima, conformando y sinterizando, para fabricar materiales metálicos, compuestos y varios tipos de productos. La esencia de la fundición es llenar la cavidad de fundición a presión (molde de fundición a presión) con metal líquido o semilíquido a alta velocidad, y formar y solidificar bajo presión para obtener piezas fundidas. La diferencia entre los dos son los diferentes estados metálicos del metal moldeado y los diferentes métodos de control de temperatura después de que el material llena la cavidad.

La pulvimetalurgia es una técnica dirigida, es decir, la mayoría de los metales refractarios y sus compuestos, pseudoaleaciones y materiales porosos solo pueden fabricarse mediante pulvimetalurgia.
Los materiales de pulvimetalurgia tienen una alta tasa de utilización y una alta eficiencia de producción. Debido a que las piezas en bruto prensadas a menudo se prensan hasta alcanzar el tamaño final de las piezas, no se requiere ningún mecanizado posterior o este es muy reducido. Por lo general, cuando los productos se producen mediante pulvimetalurgia, la pérdida de metal es de solo el 1 % al 5 %, mientras que la pérdida puede alcanzar el 80 % cuando se utilizan métodos generales de fundición y colada.
La pulvimetalurgia tiene el potencial de producir materiales de alta pureza. Debido a que el proceso de pulvimetalurgia es diferente del método de fundición y colada, no se introducirá suciedad en el material durante el proceso de producción del mismo. Al mismo tiempo, el proceso de pulvimetalurgia en sí es relativamente simple y fácil de operar.

Comparación de procesos
Proceso básico de la pulvimetalurgia
El polvo puede ser de metal puro o aleación, no metal, compuesto metálico y otros compuestos diversos. El segundo paso es utilizar un método de formación específico para hacer que el polvo obtenido en el primer paso tenga la forma requerida de la palanquilla de acuerdo con las condiciones reales. Los métodos de formación incluyen prensado simple, prensado isostático, laminado, extrusión, formación explosiva, etc. El último paso es la sinterización de la palanquilla. La sinterización se lleva a cabo a una temperatura inferior al punto de fusión del componente principal del material para que el material y el producto tengan las propiedades físicas, químicas y mecánicas finales.
Proceso de fundición
El proceso principal de fundición incluye: fundición de metales, fabricación de modelos, vertido, solidificación y limpieza desmoldeada, etc.

Diferencias entre la pulvimetalurgia y el moldeo de metales líquidos

Metalurgia de polvos: PM; Metalurgia de fusión: FM
◆Diferente composición y estructura del producto.
La composición del producto final de PM permanece inalterada, pero el polvo se consolida;
La estructura organizativa del producto final de FM cambia, por ejemplo: comienza con dos metales y termina con una aleación.
◆Diferentes rendimientos del producto
El PM puede producir productos con un rendimiento especial, por ejemplo: metales con alto punto de fusión, materiales porosos, fricción
materiales,
materiales de rendimiento magnético o eléctrico;
FM sólo puede producir productos ordinarios.

◆Comparación del proceso de producción
Proceso de PM
a. Método tradicional: metal → método químico, método físico, método mecánico → polvo de diferentes formas y tamaños de partículas → mezcla → prensado → sinterización → producto → posprocesamiento
b. Tecnología avanzada: consolidación en caliente - prensado y sinterizado al mismo tiempo (prensado en caliente, extrusión en caliente, prensado isostático en caliente, forjado, etc.)
Proceso FM
Metal → fundición en lingotes → laminado, estirado, extrusión, forjado, mecanizado → alambre, perfiles de barras y otros productos de diferentes formas y propiedades