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Posted by : Unknown
METALURGIA DE POLVOS
¿Qué es?
Es un proceso de manufactura que a partir de polvos y después
de su compactación para darles una forma definida
(compactado), se calientan en una atmósfera controlada
(sinterizado), para luego obtener una pieza.
SUBPROCESOS
- Obtención de polvos
Generalmente se realiza a partir de metales puros, tales como
hierro, cobre, estaño, aluminio, níquel y titanio aleaciones
como latones, bronces, aceros y aceros inoxidables o polvos
pre-aleados.
Esta obtención se puede obtener de distintos métodos, tales
como: atomización en estado líquido, atomización con
electrodo fungible (electrólisis), Reducción de óxidos
metálicos, Pulverización mecánica y Condensación de vapores
metálicos.
- Dosificación de mezcla
Generalmente, para obtener las características requeridas será
necesario mezclar polvos de tamaños y composiciones
diferentes. Igualmente se puede añadir aditivos que actúen
como lubricantes durante el compactado o aglutinantes que
incrementen la resistencia del compactado crudo.
- Compactación
La mezcla es introducida en un molde de acero o carburo
rígido y presionado para obtener la forma deseada. La presión
a la cual se somete la mezcla durante esta etapa es de 150–900
MPa. La mezcla debe ser presionada lo suficiente para que
soporte la fuerza de la eyección del molde y que pueda ser
movida antes del sinterizado. El compactado es una etapa muy
importante ya que la forma y las propiedades mecánicas
finales de la pieza están fuertemente relacionadas con la
densidad al presionar. Por esto, la obtención de buenas
densidades en la pieza depende en un alto grado de el diseño
de la herramienta que aplica la presión. Las siguientes son
consideraciones que se deben tener al diseñar una herramienta
para el compactado.
- Compatación semi-caliente
La compactación semi-caliente nos permite aumentar la
densidad del compactado considerablemente con un costo
extra muy bajo. Este método utiliza la maquinaria y el polvo
metálico que se usa en el proceso convencional. Lo único que
requiere es que la mezcla, el molde y toda la herramienta
utilizada para la compactación sea calentada a una temperatura
de 130o – 1500C. Un lubricante que permite bajar su
porcentaje en peso en la mezcla a sólo 0.6 % fue desarrollado
para poder realizar la compactación semi-caliente. Además
existe un incremento significativo en la fuerza del
compactado, reduciendo así los riesgos de daño en su manejo.
Al usar este método y una vez la pieza es sinterizada la
resistencia de la pieza es incrementada más o menos en un
10% y consigue un cambio dimensional casi de cero.
- Torerancia
Aunque la pieza hecha por presión puede tener una calidad de
tolerancias dimensionales muy alta, estas se pueden ver
afectadas por la etapa de sinterización. Una nueva etapa de
compactación puede servir para mejorar los niveles de las
tolerancias dimensiónales.
Fuera de las etapas del proceso normal, los tratamientos
térmicos pueden llevar a drásticos cambios en las
dimensiones. Por esto hay que tener conciencia, al diseñar el
proceso, de los tratamientos térmicos y del uso final de la
pieza.
- Sinterizado
Consiste en el calentamiento en horno de mufla con atmósfera
controlada a una temperatura en torno al 75% de la de fusión.
En general, los hornos son continuos con tres cámaras.
- Operaciones de acabado
Acuñado: Prensado posterior al sinterizado para reducir las
tolerancias dimensionales de la pieza y obtener un mejor
acabado superficial.
Impregnación: Para penetrar en la red porosa del material,
bien con aceite, caso de los cojinetes, o bien con metal fundido
cuando no se desee que el material sea poroso.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas:
- No se desperdicia material, Precisión dimensional y buen acabado, Tiempo de fabricación corto y costos reducidos, Piezas imposibles por otros medios.
- La producción de carburos sinterizados, cojinetes porosos y bimetálicos de capas moldeadas, sólo se puede producir por medio de este proceso.
- Porosidad controlada
- Tolerancias reducidas y acabado superficial de alta calidad
- Por la calidad y pureza de los polvos producidos, se pueden obtener también piezas de alta pureza.
- No se requieren operarios con alta capacitación
Desventajas:
- Elevado costo de las matrices de compactado, Características mecánicas inferiores debido a la porosidad del material, Limitaciones de diseño: sección uniforme en la dirección de compactado, esbeltez limitada.
- Los polvos son caros y difíciles de almacenar
- El costo del equipo para la producción de los polvos es alto
- Algunos productos pueden fabricarse por otros procedimientos más económicamente
- Es difícil hacer productos con diseños complicados
- Existen algunas dificultades térmicas en el proceso de sinterizado, especialmente con los materiales de bajo punto de fusión.
- Algunos polvos de granos finos presentan riesgo de explosión, como aluminio, magnesio, zirconio y titanio.
- Es difícil fabricar productos uniformes de alta densidad.
ALGUNOS PRODUCTOS FABRICADOS POR ESTE PROCEDIMIENTO
- Filtros metálicos
- Carburos cementados
- Engranes y rotores para bombas
- Escobillas para motores
- Cojinetes porosos
- Magnetos
- Contactos eléctricos