Piezas de moldeo por inyección de metal (MIM) y pulvimetalurgia para cerraduras

Componentes de acero casi netos (net-shape) para cilindros de cerradura, mecanismos de leva, trenes de engranajes y herrajes de seguridad. Geometrías complejas en una sola pieza sinterizada, endurecida y acabada, desde lotes piloto hasta producción en serie.

MIM y pulvimetalurgia en Hydroforce

Hydroforce Engineering fabrica componentes moldeados por inyección de metal y pulvimetalúrgicos para la industria de cerraduras y herrajes de seguridad. Se trata de una capacidad productiva consolidada: el mismo taller de utillaje, la misma línea de sinterizado y el mismo proceso de inspección que sostienen nuestro programa habitual de PM y MIM suministran rotores de cilindro, levas y juegos de engranajes a ensambladores europeos de cerraduras, y entregan piezas MIM para herramientas manuales, actuadores electromecánicos y componentes de armas ligeras.

El MIM es la respuesta natural a un problema que el mecanizado convencional no puede resolver de forma económica: una pieza de acero pequeña e intrincada — de menos de cincuenta gramos, llena de orificios transversales, cajeras, dientes de engranaje, contrasalidas y elementos roscados — que debe entregarse en decenas o cientos de miles de unidades, todas intercambiables, todas endurecidas, todas conforme a plano. Los fabricantes de cerraduras se consolidaron en torno al MIM en la década de 2000 precisamente por esta razón, y los rotores de cilindro, palancas, levas y arcos que pasan por nuestra línea cada semana son prueba directa de los volúmenes para los que se concibió la tecnología.

Por qué MIM y PM para componentes de cerradura

Una cerradura de cilindro moderna es un pequeño conjunto de acero de alta precisión. Cámaras de pistones, canales de llave, interfaces de palanca, ranuras de retención, elementos roscados de montaje y geometrías antiganzúa se concentran en un cuerpo de veinte a treinta milímetros de longitud. Producir esa geometría mediante fresado y torneado exige varias puestas a punto, utillaje a medida y un sobrespesor de mecanizado generoso; las tolerancias derivan con el desgaste de la herramienta, y el coste unitario sube con el tamaño del lote en la dirección equivocada.

El MIM adopta el enfoque opuesto. Un feedstock de polvo metálico fino ligado en una matriz polimérica se moldea por inyección en un utillaje casi idéntico a los moldes de inyección de plástico. La pieza en verde ya incorpora la geometría final — orificios transversales, redondeos, cajeras, dientes de engranaje, moleteados — formada en una sola inyección en segundos. Tras la eliminación del aglutinante (debinding) y el sinterizado, la pieza contrae isotrópicamente alrededor de un 15 a 20 por ciento y alcanza del 95 al 99 por ciento de la densidad teórica: una pieza totalmente metálica, no un compacto poroso, con propiedades mecánicas comparables al acero forjado y la misma respuesta al tratamiento térmico.

La pulvimetalurgia convencional (prensado y sinterizado) se ocupa de las piezas más simples y de mayor tamaño de la misma familia — casquillos, arandelas, placas de retención, refuerzos de brida — donde la geometría puede prensarse de forma uniaxial y la densidad requerida es menor. Entre el MIM y la PM cubrimos todo el espectro de herrajes de cerradura, desde una palanca de 2 g hasta una placa base de 250 g, en aceros, aceros inoxidables y aceros de herramienta, todos endurecidos y acabados conforme a plano.

Capacidad

Entregamos componentes MIM y PM según los planos del cliente en todo el rango industrial habitual:

Los tamaños de serie van desde unos pocos cientos de piezas para la validación de prototipos hasta millones de piezas al año para plataformas de cerradura consolidadas. El mismo utillaje, el mismo programa de sinterizado y el mismo plan de inspección se mantienen invariables de un lote de producción al siguiente, de modo que la pieza que se entrega en el quinto año es dimensionalmente idéntica a la muestra del primer artículo.

Ejemplos de producción

Los componentes que se muestran a continuación son representativos de nuestra producción habitual de MIM y PM para clientes de cerraduras y herrajes. Cada uno demuestra una geometría que sería antieconómica de mecanizar en serie y que se beneficia de las opciones de tratamiento térmico y superficial disponibles para una pieza de acero sinterizado.

Rotor de cilindro de cerradura

El cuerpo de un cilindro de cerradura de alta seguridad, producido en acero de baja aleación en una sola inyección MIM. El canal de llave rectangular, las cuatro cámaras de pistón en la cara superior, el taladro transversal para el pasador de la leva, la pestaña de la cabeza y la rosca exterior del vástago trasero se forman directamente en el moldeo; solo la rosca y el canal de la llave se calibran como acabado tras el sinterizado. La pieza se cementa y se pavona. Un equivalente fresado requeriría cuatro puestas a punto y aproximadamente el triple de tiempo de ciclo por pieza.

Engranaje compuesto con piñón integrado

Un engranaje de dos etapas para el tren de transmisión de un cilindro motorizado o una cerradura electromecánica, producido en acero de baja aleación sinterizado. La rueda recta grande y el piñón más pequeño se sitúan sobre el mismo eje como una sola pieza — sin unión de cubo, sin montaje a presión. La geometría de los dientes en ambos diámetros se forma en el molde y cumple el grado de calidad de engranaje especificado en el plano tras el sinterizado, sin mecanizado posterior de los dientes. El temple en masa y el revenido llevan los flancos de los dientes a la dureza requerida para la aplicación.

Rotor de disco detenedor

Un disco rotor para un cilindro de cerradura de discos detenedores, con el característico perímetro nervado y un orificio central para la llave. Cada disco de la pila lleva su propia muesca de paso y debe girar a un ángulo preciso para que la barra lateral caiga en las muescas — una geometría que ha de repetirse con una precisión de unas centésimas de milímetro en cada disco de cada cerradura. El MIM en acero de baja aleación reproduce la posición de la muesca y el perfil de la nervadura en una sola inyección, sinterizado, y a continuación cementado para resistir el desgaste frente a la llave.

Palanca de leva con extremo en horquilla

Una palanca de mecanismo para una cerradura multipunto o el engranaje de una manilla de ventana: un alojamiento de precisión en el cubo de pivote, una ranura de accionamiento en horquilla en un extremo y un retén esférico en el otro. Los tres elementos funcionales se sitúan en tres ejes diferentes, unidos por un nervio cónico — una pieza MIM de una sola inyección que, de otro modo, requeriría torneado, fresado y una operación de ranurado. La superficie en estado sinterizado admite directamente un acabado de pasivado o pavonado, sin rectificado intermedio.

Inserto de leva de cilindro

El inserto de leva que traduce la rotación del rotor en el accionamiento del pestillo: una ranura de enganche oblonga en la cabeza, un nervio de accionamiento delgado con una oreja de arrastre integrada en el molde y un pie cilíndrico escalonado que se desliza en el cuerpo de la cerradura. Tres zonas funcionales en una sola pieza, formadas por MIM en un grado de baja aleación templable. La oreja de arrastre es el punto de desgaste — tras el sinterizado la pieza se templa en masa y se revene para que la oreja conserve su geometría durante el número de ciclos de funcionamiento nominal de la cerradura.

Placa base multiorificio

Una placa trasera para el cuerpo de una cerradura, con siete orificios pasantes de diferentes diámetros, cuatro de ellos avellanados en la cara visible. La placa incorpora la interfaz de montaje para el cilindro, las fijaciones por tornillo al marco de la puerta y el asiento para dos pasadores internos del mecanismo. La PM por prensado y sinterizado en un grado de baja aleación confiere a la pieza la densidad portante que necesita manteniendo el coste bajo; las profundidades de avellanado y los bordes biselados salen de la matriz de prensado listos para el montaje.

Arco de doble elemento

Un arco de doble elemento para un candado de seguridad, producido en inoxidable 17-4 PH y mostrado aquí en estado sinterizado. Los perfiles en U entrelazados, la ranura del canal de llave en la parte superior y la muesca del talón en la inferior se moldean por completo; solo las superficies de enganche se calibran tras el tratamiento de solución y el envejecimiento. La combinación de inoxidable 17-4 PH y el ciclo de endurecimiento por precipitación confiere al arco la dureza requerida para la resistencia al corte manteniendo la superficie naturalmente resistente a la corrosión — sin necesidad de recubrimiento.

Proceso de producción

Cada pedido MIM recorre el mismo proceso central de cuatro etapas, mientras que las piezas PM omiten el paso de eliminación del aglutinante. Todo el flujo se desarrolla en una única línea:

1. Revisión del plano y selección del feedstock. El plano se revisa en cuanto a moldeabilidad, sistema de inyección, línea de partición y previsión de contracción. El grado del cliente se asocia a un feedstock de polvo y aglutinante — normalmente 17-4 PH para elementos inoxidables, aleaciones Fe-Ni para cementación, M2 para dureza de acero de herramienta, o acero de baja aleación para el grueso del volumen de producción.
2. Utillaje. Se fabrican moldes de inyección de acero con la compensación de contracción incorporada (la cavidad mide aproximadamente 1,18× el tamaño final de la pieza). Los machos, correderas y expulsores se disponen para liberar cada contrasalida y orificio transversal en una sola inyección.
3. Moldeo por inyección. El feedstock se calienta y se inyecta en el molde cerrado a presión y temperatura controladas. Los tiempos de ciclo suelen oscilar entre 15 y 45 segundos por inyección, según el peso de la pieza y la sección de pared. La pieza en verde presenta la geometría externa completa de la pieza final.
4. Eliminación del aglutinante (debinding). El aglutinante polimérico se elimina en dos etapas — debinding primario por disolvente o catalítico, y a continuación debinding térmico en la entrada del horno de sinterizado — dejando una frágil pieza en marrón de polvo metálico ligado.
5. Sinterizado. La pieza en marrón se calienta bajo atmósfera de hidrógeno, nitrógeno-hidrógeno o vacío a entre 1.200 y 1.400 °C, donde las partículas de polvo se fusionan y la pieza contrae isotrópicamente alrededor de un 15 a 20 % hasta sus dimensiones finales. La densidad sinterizada alcanza del 95 al 99 % de la teórica. Para grados de alto punto de fusión también realizamos ciclos de sinterizado a ultra alta temperatura.
6. Calibrado y operaciones secundarias. Las cotas críticas se acuñan o calibran para llevar la pieza a la franja más estrecha de su tolerancia de plano. Las roscas, contrasalidas o elementos no aptos para MIM se añaden mediante mecanizado CNC cuando es necesario.
7. Tratamiento térmico. Temple en masa y revenido, solución + envejecimiento para aceros de precipitación, cementación o nitruración conforme a plano — aplicado al lote completo en hornos de bandejas o líneas de atmósfera controlada.
8. Tratamiento superficial e inspección. Pasivado, níquel, cincado, pavonado, fosfatado o PVD según especificación, seguido de inspección dimensional y embalaje.

Control de calidad

Cada pedido se entrega con un expediente documental que corresponde a la pieza, conforme a nuestro sistema de calidad ISO 9001:

• Certificado de material del lote de polvo empleado, trazable hasta el lote de feedstock
• Informe dimensional CMM del primer artículo frente al plano
• Verificación de la densidad sinterizada (método de Arquímedes, con corte transversal bajo petición)
• Informe de dureza — en masa y de la capa cementada cuando proceda
• Muestreo dimensional en proceso a lo largo del lote de producción
• Registro del tratamiento superficial (espesor del recubrimiento, lote de pasivado)
• Inspección visual de defectos de sinterizado, porosidad superficial y acabado

Los planos de utillaje, los parámetros de inyección, el perfil de debinding y el programa de sinterizado se conservan para cada pieza, de modo que un pedido repetido se fabrica con la misma referencia base que el primer artículo — cinco o diez años después, con las mismas dimensiones y la misma metalurgia.

Cómo pedir

Envíe su plano o modelo 3D a office@hydroforce.ee. Le respondemos con un presupuesto de utillaje y por pieza, un grado de material recomendado, una ruta de tratamiento térmico y una propuesta de acabado. Los lotes piloto y el utillaje de prototipo son bienvenidos — el mismo paquete documental acompaña a la pieza desde la primera unidad hasta la producción en serie.