Artículo del profesor universitario César Utrillas: "Producción por Pulvimetalurgia"
La pulvimetalurgia o metalurgia de polvos o sinterización de metales consiste en la producción de piezas o productos a partir de metales en estado de polvo. En inglés se denomina Powder Metallurgy (PM).
Puede considerarse el procedimiento más económico y efectivo para producir determinadas partes cuando se dan a la vez las siguientes circunstancias: 1ª las piezas a producir tienen una geometría complicada, 2ª los lotes de fabricación son grandes.
1ª Geometría complicada: hay casos en los que no es factible realizar moldes tan complejos como para producir por una fundición tradicional, o la dilatación térmica del metal fundido y su contracción posterior incluida la de solidificación hacen que la tolerancia dimensional no sea aceptable por lo que el resultado puede ser no válido. Lo anterior se podría solucionar mecanizando, pero supone añadir un nuevo proceso de fabricación con el correspondiente coste, el cual al ser individual también retrasa la producción. Proceder a mecanizar desde un principio partiendo de un trozo de tocho o palanquilla suele ser igualmente más lento y caro que producir una gran tanda de golpe. Aun así para piezas complicadas se estaría necesitando un centro de mecanizado moderno y tener que cambiar la pieza de posición varias veces.
2ª Lote de fabricación grande: para producir por pulvimetalurgia se necesita una fábrica específica, maquinaria, tecnología y unas materias primas que suponen una inversión cuantiosa, la cual sólo se justifica cuando el tamaño del lote es importante.
España como 8º productor mundial de automóviles del mundo y 2º europeo detrás de Alemania, tiene en la industria automotriz un importante cliente para producir determinadas piezas de vehículos por pulvimetalurgia.
Los metales empleados son tanto ferrosos como no ferrosos: aluminio, cobre, latón, bronce, aceros, aceros inoxidables, tungsteno y titanio, son los más utilizados.
Las fases de producción convencional por pulvimetalurgia son las siguientes:
I Obtención de los polvos metálicos, por un proceso de fundición-atomización, procesado en molino de bolas, etc. se tiene el metal o metales deseados en polvos muy finos.
II Mixtura: pueden alearse metales tan fácilmente como mezclando distintos polvos, posteriormente se añaden aglutinantes sintéticos o cera.
III Prensado: según el propósito puede ser suave, lo que dará lugar a piezas porosas, fuerte o muy fuerte, en cuyo caso último se pueden lograr densidades cercanas a la de la fundición tradicional.
El prensado da lugar a la “pieza verde” su forma es igual a la de una pieza metálica consistente, pero se puede romper con la mano, sólo son polvos prensados.
IV Sinterizado: en un horno adecuado se introduce toda la tanda a producir, a veces se hace un horneado previo para eliminar el aglutinante, otras se usa atmósfera protegida para evitar la oxidación, el objetivo es llegar a la temperatura de sinterización, inferior a la de fundición pero suficiente para lograr una unión metalúrgica de los polvos haciendo un enlace metálico.
V Tratamientos posteriores: si es el caso puede ser necesario algún pequeño mecanizado, taladro, lubricación, etc. pero en general la toleración dimensional es muy buena y pueden considerarse piezas terminadas.
Procedimientos especiales que difieren de la pulvimetalurgia convencional son el MIM: Metal Injection Moulding y el HIP: Hot Isostatic Pressing.
El MIM o Moldeo por Inyección de Metal consiste en aumentar la adición de lubricantes de tal manera que la mezcla puede tratarse como si de la extrusión de un polímero se tratara, lo que redunda en un aumento de la productividad previa al sinterizado.
El HIP o Prensado Isostático en Caliente realiza el prensado y sinterizado a la vez en un único proceso utilizando un gas a altas presiones y temperaturas, la principal ventaja que se obtiene es que al ser un fluido el que presiona se obtiene una isotropía perfecta del material de la pieza, lo que redunda en unas excelentes propiedades mecánicas posteriores.
España es detrás de Alemania el mayor productor de piezas por pulvimetalurgia en la UE, lo que representa un sector con presente y futuro a tener en cuenta para nuestro panorama industrial.
En Ciudad Real, del 7 al 9 de junio tendrá lugar el VI Congreso Nacional de Pulvimetalurgia que coincide en esta edición con el I Congreso Iberoamericano.
Una buena oportunidad de conocer de primera mano las últimas novedades y tecnologías que afectan a esta interesante técnica de producción.