Si vuole effettuare un confronto tra le varie tecniche in competizione tra di loro cercando di mettere soprattutto in evidenza le differenze piu' significative.
I processi tradizionali che qui vengono presi in considerazione riguardano le lavorazioni meccaniche tradizionali con e senza asportazione di truciolo.
Confronto con la lavorazione con asportazione di truciolo
La lavorazione ad asportazione di truciolo si esegue a freddo operando un’asportazione di materiale dal pezzo grezzo. In genere si tratta di operazioni che richiedono tempi prolungati ed una strumentazione piuttosto complessa.
Viceversa la metallurgia delle polveri e' caratterizzata da grande rapidita': dopo la pressatura, il particolare ha gia' acquistato la forma voluta e dopo la sinterizzazione puo' essere gia' direttamente utilizzato. Si realizza un risparmio sui costi di movimentazione e sui controlli di qualita' nei passaggi intermedi, con minori investimenti sui macchinari. Si aggiunga poi che il principale utensile della metallurgia delle polveri, lo stampo, ha resistenza all’usura, quindi durata, superiore a quella degli utensili impiegati nella lavorazione al truciolo. I prodotti sinterizzati presentano inoltre maggiore uniformita', quindi bassa percentuale di scarto.
Se si escludono pertanto i casi in cui sussiste l’impossibilita' da parte della metallurgia delle polveri a produrre certi componenti (pezzi troppo grandi, piccola serie, forme incompatibili), la tecnica dell’asportazione di truciolo risulta conveniente se il particolare puo' essere interamente lavorato alla stessa macchina utensile.
Per un confronto dei costi di produzione possiamo analizzare la produzione di ingranaggi della pompa dell’olio di un autoveicolo.
In questo caso il costo della polvere metallica per la realizzazione del componente sinterizzato e' maggiore, ma il miglior grado di utilizzo della materia prima determina un risparmio gia' sul costo totale del materiale. Le operazioni successive incrementano il divario dei costi tra le due operazioni.
Oltre alla valutazione dei costi di produzione sono state condotte altre ricerche riguardanti un analogo confronto basato sul risparmio energetico.
I risultati ottenuti indicano un risparmio energetico del 53% rispetto al processo ad asportazione di truciolo nell’utilizzo della metallurgia delle polveri per l’esecuzione dell’ingranaggio preso in considerazione precedentemente.
Il minor dispendio di energia e' attribuibile ad un minor numero di lavorazioni necessarie rispetto al processo con asportazione di truciolo.
Se oltre al consumo energetico si vuole verificare il fabbisogno di materiale occorrente nei due processi messi a confronto la tabella fornisce chiare indicazioni in proposito.
Confronto con la lavorazione senza asportazione di truciolo
La lavorazione senza asportazione di truciolo comprende tecniche di fusione e di lavorazione plastica.
La fusione in terra o in conchiglia e' oggi il sistema piu' diffuso perche' si presta bene per getti di medie o grandi dimensioni, per piccolo o grandi quantitativi. Tuttavia la sua messa in opera implica alcune fasi di una certa complessita', come l’approntamento di un modello, la costruzione della forma in sabbia da fonderia o della conchiglia, con caratteristiche e tecniche particolari.
Il prodotto finale difficilmente riesce tanto perfetto da venire impiegato immediatamente e quindi sono necessarie lavorazioni aggiuntive.
La tecnica di fonderia comporta piccoli sprechi, un costo delle attrezzature abbastanza contenuto, ma un consumo energetico sensibilmente superiore a quello della metallurgia delle polveri.
La differenza piu' evidente riguarda la qualita' del prodotto finale: la metallurgia delle polveri fornisce particolari di elevate precisione che la fusione puo' eguagliare solo se vengono eseguite costose operazioni complementari; inoltre i prodotti di fusioni presentano difetti quali segregazione o soffiature.
La metallurgia delle polveri puo' utilizzare inoltre materiali o combinazioni di materiali non impiegabili nei processi di fusione.
D’altro canto le caratteristiche di resistenza dei prodotti fusi sono normalmente piu' elevate che quelle dei prodotti sinterizzati.
Le lavorazioni per deformazione plastica si basano sulla proprieta' dei metalli di deformarsi in modo permanente sotto l’azione di una sufficiente forza meccanica.
I prodotti stampati denunciano alte tolleranze dimensionali correggibili solo con costose lavorazioni aggiuntive, il prodotto e' cosi' meno conveniente economicamente di quello basato sulla metallurgia delle polveri.
Lo stampo per il procedimento di stampaggio e' meno costoso di quello utilizzato nella metallurgia delle polveri, ma l’usura di essi e' notevolmente piu' elevata per le notevoli sollecitazioni, specie nello stampaggio a freddo.
Si puo' approssimativamente stimare che la tecnica dello stampaggio, a parita' di prodotto ottenuto, implica un aumento dei costi di circa il 30% superiore a quelli che si avrebbero nel caso di prodotti sinterizzati.
