La fundición de metal semisólido ( SSM ) es una variante de forma casi neta de la fundición a presión . [1] El proceso se utiliza hoy en día con metales no ferrosos, como aluminio, cobre, [2] y magnesio, pero también puede funcionar con aleaciones de mayor temperatura para las que actualmente no se dispone de materiales de matriz adecuados. El proceso combina las ventajas de la fundición y la forja . El proceso recibe su nombre de la propiedad del fluido tixotropía , que es el fenómeno que permite que este proceso funcione. Sencillamente, los fluidos tixotrópicos fluyen cuando se cortan, pero se espesan cuando se reposan. [3]El potencial de este tipo de proceso se reconoció por primera vez a principios de la década de 1970. [3] Hay tres procesos diferentes: thixocasting , rheocasting , thixomolding . SIMA se refiere a un proceso especializado para preparar aleaciones de aluminio para tixocasting mediante trabajo en frío y en caliente.
SSM se realiza a una temperatura que coloca al metal entre su temperatura liquidus y solidus . Idealmente, el metal debe tener entre un 30 y un 65 % de sólidos. La mezcla semisólida debe tener una baja viscosidad para ser utilizable, y para alcanzar esta baja viscosidad el material necesita un primario globular rodeado por la fase líquida. [2] El rango de temperatura posible depende del material y para las aleaciones de aluminio puede ser de hasta 50 °C, pero para las aleaciones de cobre con un rango de fusión estrecho puede ser de solo varias décimas de grado. [4]
La fundición semisólida se usa típicamente para aplicaciones de alta gama. Para las aleaciones de aluminio, las piezas típicas incluyen piezas estructurales médicas y aeroespaciales, piezas que contienen presión, piezas de defensa, soportes de motor, arneses de sensores de colector de aire, bloques de motor y carcasas de filtro de bomba de aceite. [5]
Hay varias técnicas diferentes para producir piezas fundidas semisólidas. Para las aleaciones de aluminio, los procesos más comunes son el thixocasting y el reocasting .
El tixofundido utiliza una palanquilla prefabricada con una microestructura no dendrítica que normalmente se produce agitando vigorosamente la masa fundida mientras se funde la barra. El calentamiento por inducción se usa normalmente para recalentar las palanquillas al rango de temperatura semisólida, y las máquinas de fundición a presión se usan para inyectar el material semisólido en las matrices de acero endurecido. La tixodifusión se está realizando comercialmente en América del Norte, Europa y Asia. Thixocasting tiene la capacidad de producir componentes de muy alta calidad debido a la consistencia del producto que resulta del uso de palanquilla prefabricada que se fabrica bajo las mismas condiciones ideales de procesamiento continuo que se emplean para fabricar material forjado o rodante. [7]La principal desventaja es que es costosa debido a las palanquillas especiales que se deben usar, aunque las instalaciones con capacidades internas de colada continua magnetohidrodinámica pueden reciclar el 100 % de las devoluciones internas. Otras desventajas incluyen un número limitado de aleaciones, y para las instalaciones sin capacidad de fundición magnetohidrodinámica interna, la chatarra no se puede reutilizar directamente. [8]
A diferencia del thixocasting, que recalienta una palanquilla, el reocasting desarrolla la suspensión semisólida del metal fundido producido en un horno de fundición a presión típico. [7] Esta es una gran ventaja sobre la tixofusión porque da como resultado una materia prima menos costosa, en forma de aleaciones típicas de fundición a presión, y permite el reciclaje directo. [8] Sin embargo, el reocasting también plantea problemas de control de procesos, de modo que después de un aumento inicial de la actividad, se procesa muy poco material a través del reocasting.