Procesos de Fabricación Industrial: Moldeo, Calandrado, Termoconformado y Pulvimetalurgia

Moldeo por Inyección

El material termoplástico fundido es inyectado en un molde. Transcurrido un tiempo para que enfríe y solidifique, se abre el molde y se extrae la pieza.

Ventajas del Moldeo por Inyección:

• Alta precisión dimensional.
• Ausencia de mecanizado posterior.
• Obtención de formas complejas.
• Excelente acabado superficial.
• Grano fino.
• Obtención de pequeños espesores.
• Eliminación de la porosidad.

Desventajas del Moldeo por Inyección:

• Requiere altas presiones y temperaturas.
• Matrices caras (económico para grandes series).
• Tamaño limitado de las piezas.
• Posibilidad de turbulencias y oclusión de gases.
• Adherencia del metal a la matriz.

Calandrado

Proceso para termoplásticos y elastómeros, que permite la obtención de láminas y placas continuas.

Proceso de Calandrado:

1. Obtención de una lámina bruta mediante tres o más cilindros.
2. Ajuste, calibrado y enfriamiento en otra serie de cilindros.

La alimentación a la calandra puede ser en forma de: masa fundida (PEBD), cordón continuo plastificado (PVC) o masa gelatinizada.

Ventajas del Calandrado respecto a la Extrusión de Láminas:

• Ausencia de un costoso y complejo cabezal de extrusión.
• Mayor ritmo de producción.
• Menor consumo de estabilizantes.
• Mayor facilidad de mantenimiento.

Termoconformado

Proceso para materiales termoplásticos. Se parte de materiales semielaborados en forma de filmes o láminas, que se reblandecen por efecto del calor y se adaptan contra un molde por presión de aire, vacío o por un contramolde.

Aplicaciones del Termoconformado:

• Piezas moldeadas de gran superficie, paredes delgadas y series cortas.

Este proceso no es válido para cualquier material. Se requiere que los materiales a transformar tengan:

• Bajo calor específico (para un calentamiento y enfriamiento rápido).
• Alta conductividad térmica (para una buena transmisión de calor).

Variantes del Termoconformado:

• Conformado al vacío.
• Conformado a presión.
• Conformado mediante moldes adaptados.

Pulvimetalurgia

Proceso para dar forma a materiales cerámicos avanzados.

Ventajas de la Pulvimetalurgia:

• Se presta a la producción en serie, siendo económico si se trabaja con grandes producciones.
• Permite obtener piezas de:
  • Pequeño tamaño.
  • Gran precisión dimensional.
  • Formas complicadas.
• El desperdicio de material es reducido.
• Admite materiales o mezclas poco comunes.
• Se pueden lograr grados de porosidad o permeabilidad controlados.
• Reducción o eliminación del mecanizado.

El proceso implica alimentar una matriz que tiene la forma de la pieza. La materia prima se presenta en forma de polvo, de granulometría muy pequeña, y con tamaño y morfología controlados.

Desventajas de la Pulvimetalurgia:

• Características mecánicas inferiores (en algunos casos).
• Elevado coste de las matrices.
• Coste de materias primas elevado.
• Limitaciones de diseño.

Aplicaciones de la Pulvimetalurgia:

• Casos en los que las ventajas económicas son relevantes.
• Productos que no se pueden fabricar de otro modo.

Influencia de la Mezcla de Partículas de Diferente Tamaño en las Características Finales de la Pieza (Pulvimetalurgia)

En cuanto a las características mecánicas, si los poros se reducen, el límite elástico aumenta y la ductilidad disminuye. La mezcla de diferentes tamaños de partículas aumenta la superficie de contacto entre ellas. Si la superficie es mayor, el sinterizado es más efectivo y el grado de porosidad es menor.

Características resultantes de la pieza con menor porosidad:

• Menor grado de porosidad.
• Mayor densidad.
• Mayor límite elástico.

El comportamiento a la corrosión es mejor si disminuye la porosidad.

Sinterizado

Tratamiento isotérmico en el que los compactados en verde son calentados en hornos con atmósfera controlada.

Objetivos del Sinterizado:

• Crear enlaces.
• Aumentar la densidad.
• Minimizar la porosidad.

Cuanto mayor sea la densidad del producto obtenido, mejores serán las características mecánicas.

La atmósfera controlada (vacío, H₂, N₂) se utiliza para proteger frente a la oxidación.

El proceso implica la consolidación y extensión de uniones cohesivas intersuperficiales, es decir, una unión metalúrgica entre partículas individuales.

Las características mecánicas finales dependen de:

• Porosidad residual.
• Microestructura final.