pulvimetalurgia
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ESPERANZA MONROYANDREA LIZARAZO SÁNCHEZ
OSCAR RENE QUINTERO
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PULVIMETALURGIA
PULVIMETALURGIA
… LA MAGIA DE LOS POLVOS
Es un proceso de formación de partes y herramientas metálicas empleando metales puros o aleaciones en polvo.El proceso pulvimetalurgico pasa por 5 procesos básicos que son:
obtención de polvos mezcla, aglomeración,sinterización y acabado.
Este proceso es adecuado para la fabricación de grandes series de piezas de gran precisión, para materiales o mezclas poco comunes y para controlar el grado de porosidad o permeabilidad.
Algunos productos típicos son rodamientos, árboles de levas, herramientas de corte, segmentos de pistones, guías de válvulas y filtros.
• OBTENCIÓN DE LOS POLVOS
•Atomización en estado líquido•Atomización con electrodo fungible (electrólisis)
•Reducción de óxidos metálicos.
•Pulverización mecánica
•Condensación de vapores metálicos
Obtención de polvos. Generalmente de metales puros,
principalmente hierro, cobre, estaño, aluminio, níquel y titanio, aleaciones como latones, bronces, aceros y aceros inoxidables o polvos prealeados.
Se realiza la molienda en los molinos de bolas, martillos, trituradores, y produce polvos casi de cualquier grado de finura a partir de metales frágiles o metales maleables.
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Los metales como el hierro, y el acero inoxidable, puede depositarse electrolíticamente. Se calienta para recocerlo y expulsar el hidrógeno, se seleccionan y se mezclan.
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El metal es vertido en un tambor que contiene bolas o barras de un metal mas duro, el se pone en movimiento y por contacto tritura el metal.
El metal fundido se vierte a través de un embudo refractario en una cámara de atomización, haciéndole pasar a través de unos chorros de agua pulverizada.
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Generalmente, para obtener las características requeridas es necesario mezclar polvos de tamaños y composiciones diferentes. Igualmente es necesario añadir aditivos que actúan como lubricantes durante el compactado o aglutinantes que incrementan la resistencia del compactado crudo.
Efecto de la presión en el metal en polvo es comprimir las partículas para colocarlas en su lugar, iniciar enlaces interatómicos e incrementar la densidad de la misma. En forma teórica si un polvo se comprime lo suficiente, alcanzará el 100% de la densidad y resistencia del metal padre, cuando menos al ser sinterizado.
Es un proceso La compresión en caliente permite una mayor exactitud en la compactación de piezas, aunque la forma de la partícula, el tamaño, la distribución, la selección cuidadosa y la mezcla son necesarias para obtener una parte comprimida satisfactoria. Las mejores ligas se obtienen entre partículas abruptas, pero las partículas redondas fluyen mejor en el molde y bajo presión.
El polvo suelto se comprime mediante prensas mecánicas o hidráulicas en una matriz, resultando una forma que se conoce como pieza en verde o compactado crudo.
Las prensas más utilizadas son:
Uniaxiales, en la que la presión se aplica al polvo en una sola dirección.
Variantes: Prensado isostático en frío (Cold Isostatic Pressing, CIP). Es un método de compactación que se realiza encerrando herméticamente el polvo en moldes elásticos típicamente de goma, látex o PVC, aplicándoles presión hidrostática mediante un fluido que puede ser agua o aceite.
El metal en polvo se desliza en moldes y es dispersado en un líquido que contiene químicos para mojar las partículas y ayudar a distribuirlas en la masa del molde.
El molde debe ser poroso para que absorban el líquido libre y son sometidos a vibración para densificar el material compactado.
Se usan agregados de fibra para la absorción del sonido y de la vibración y/o actúen como refuerzo para los plásticos y metales.
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La compactación para polvos pesados, como el carburo de tungsteno, se realiza por centrifugado y se empaca con uniformidad y a presiones hasta de
3 Mpa(400 psi) en cada partícula.
El metal en polvo es moldeado por inyección en forma de lodo, que es obtenido haciendo una
mezcla a base del polvo un material termoplástico junto con un agente aglutinante.
Consiste en el calentamiento en horno con atmósfera controlada a una temperatura en torno al 75% de la de fusión. En general, los hornos son continuos con tres cámaras:
En la cámara de purga.
En la cámara de alta temperatura.
En la cámara de enfriamiento.
Diagrama esquemático del cambio estructural de los poros durante el sinterizado
Es utilizado para limpiar los polvos y luego calentarlos.
Este proceso se hace en dos fases:1. Se hace pasar una corriente inicial
para limpiar la capa de óxido de las partículas de polvo y,
2. la masa es calentada bajo presión por medio de una segunda carga, (éste proceso se ha desarrollado en la industria aeroespacial para la elaboración de muchas de sus partes).
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Para la fabricación de piezas hace llenado los moldes y para eso es importante tener en cuenta que:
Las formas más fáciles de comprimir son los cilindros, cuadrados y rectángulos. Son mejores las piezas planas. Deben evitarse aristas y esquinas agudas, filos delgados y ranuras profundasLas paredes no deben ser muy delgadas, la longitud de una parte no debe exceder de dos a tres veces su diámetro. Se deben tener un radio de curvatura en los cambios de sección.
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Son los procesos finales que imparten propiedades o características especificas a las partes de metal:
acuñado la infiltración Impregnación tratamiento térmico y maquinado.
Acuñado: Prensado para reducir las tolerancias dimensionales de la pieza y obtener un mejor acabado superficial, también es empleado para aumentar la densidad de la pieza así como para marcar figuras especiales en las piezas.
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Infiltración: consiste en reforzar el producto de polvo y hacerlo más denso al colocar una pieza metálica sólida sobre la pieza formada con polvo y sinterizada para luego volver a sinterizar ambas piezas.
Este proceso imparte cualidades de tenacidad, durabilidad, resistencia y densidad al producto hecho con polvo metálico.
La infiltración aumenta la resistencia de 70% a 100%.
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Impregnación: este proceso se realiza para reducir la porosidad en el material, se emplean materiales como aceite, grafito, cera o con metal fundido, silicato de sodio, resinas poliéster o polímeros anaeróbicos..
Se aplican en bujes, bombas de agua, alternadores, motores de arranque y todas las clases de colados como monobloques de motor, cajas de engranajes, cuerpos de bomba.
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Los productos de polvos metálicos se pueden someter a tratamiento térmico por los métodos convencionales para mejorar la dureza, tenacidad y otras propiedades metalúrgicas deseables,.
El período de calentamiento debe ser más largo que para piezas similares de material macizo, pero el enfriamiento debe ser más rápido.
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El maquinado es un proceso en el que se produce un desprendimiento de material, suele hacerse con métodos convencionales, que no requieren modificaciones en la herramienta o en las máquinas.
Para este proceso se usan herramientas abrasivas, taladros fresadoras y taladros.
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La pulvimetalurgia hace posible la combinación de metales y cerámicos, con la resistencia de los metales o aleaciones y la resistencia a la abrasión y al calor de los compuestos metálicos.
Estos materiales son usados en aparatos químicos resistentes a la corrosión, equipo para energía nuclear, bombas para servicios severos y sistemas para manipular combustible de cohetes.
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La fabricación de piezas con proceso pulvimetalurgico tiene algunas ventajas y desventajas
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Pulverización del metal
COMPACTADO
PROCESOS DE ACABADO Y TERMINADO