3. PULVIMETALURGIA

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    30-Dec-2015
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  • PROCESAMIENTO DE PARTICULASPULVIMETALURGIA

  • INTRODUCCIONFabricacin de piezas a partir de polvos metlicos bajo presin: enlaces por difusin

    Se calientan en atmsfera controlada (sinterizado) para la obtencin de la pieza

    Puede aplicarse temperatura simultneamente para producir una masa coherente sin fusin a una T < Tf

    Es adecuado para la fabricacin de grandes series de piezas pequeas de gran precisin, para materiales o mezclas poco comunes y para controlar el grado de porosidad o permeabilidad

  • AplicacionesPolvos a base de Hierro (engranes y rotores de bomba)Polvos a base de Cobre (bronce para cojinetes porosos)Polvos a base de Ni, Ag, W, AlPolvos aleados: CERMET (Al2-Cr)Filtros de Fibras Metlicas (80-90% porosidad)Carburos Cementados (carburos de W)Contactos elctricos (W-Cu, W-Co, W-Ag)Metales duros para herramientas de corte y forjado de metales (Ni, Ni-Co, Ni-Cr)Herramientas de corte especial hechas de diamante dispersado en una matriz metlica

  • Fabricacin del Polvo MetlicoPolvos MetlicosMezclas(Distribucin uniforme en tamao de grano)Prensado(5-500 Ton/in2)Pieza CompactadaSinterizado(Temperatura 70 a 80% de Tf)Pieza Terminada

  • Produccin de Polvos1.- Reduccin de xidos y Minerales2.- Por Atomizacin o Pulverizacin3.- Por Deposicin Electroltica4.- Por Maquinado: Partculas gruesas (Mg)5.- Por Molino: Trituracin e Impacto (metales frgiles)6.- Por Granulacin: Agitacin y Precipitacin

  • CARACTERISTICAS IMPORTANTESForma: Depende del proceso de fabricacin del polvoFineza: Se refiere al tamao de grano (malla 36-850)Distribucin de tamao: Cantidad de cada tamao utilizado. Influye en la densidad, porosidad final y fluidez Fluidez: Cualidad que permite al polvo fluir y conformar la cavidad del moldePureza: Cantidad de xidos e impurezasCompresibilidad: Relacin entre volumen inicial del polvo y el volumen de la pieza compactadaDensidad Aparente: Debe mantenerse constante

    Sinterabilidad: Capacidad de enlazar partculas por aplicacin de calor Factor de Empaquetamiento

  • POLVOS PRODUCIDOS POR REDUCCION DE MINERALESSe reducen los minerales y xidos metlicos a polvos metlicos ponindolos en contacto gas reductor a una temperatura inferior a la de fusinLa pureza del polvo se relaciona con la pureza del materialSe utiliza para producir polvos de hierro

  • El mineral de hierro puro + coque se tratan trmicamente a 1200C durante 90 horas (Reduccin)La masa es triturada y molidaLa masa se trata trmicamente. La reduccin se produce con gas H2 a T < TfEn el horno se producen los xidos y se recocen las partculas de polvo obtenidas Las partculas son tipo esponja e ideales para moldear (forma irregular porosa)Los polvos contienen impurezas y cada grano tiene poros internos, por lo que es inadecuado para ser comprimido a altas densidades por las grandes presiones a aplicarPOLVOS PRODUCIDOS POR REDUCCION DE MINERALES

  • Polvos Producidos Por AtomizacinEs utilizado en metales con bajo punto de fusin: Sn, Pb, Zn, Cd, Al

    Los polvos se producen a partir del estado liquido

    Se atomiza el metal en estado lquido con un flujo de :Gas (partculas grandes, esfricas)Aire (partculas pequeas, sin porosidad)

  • Polvos Producidos por Deposicin ElectrolticaPara aplicaciones especiales (alta pureza, densidad y compresibilidad): Cu, Fe, AgLa forma del polvo es tipo dendrtica Es costoso

  • VENTAJASLIMITACIONESProduccin de carburos sinterizadosPolvos metlicos carosFabricacin de cojinetes porosos autolubricadosSon afectados por la humedad, oxidacinPorosidad controladaCostos elevadoProduccin de piezas pequeas con tolerancias reducidas y buen acabado superficialProceso limitado cuando se quiere obtener alta resistenciaPolvos de alta purezaLimitaciones de diseoNo hay grandes perdidasProblemas al sinterizarBajo costo de mano de obraPolvos finos presentan peligro de explosinPermite fabricacin de formas complicadasDifcil obtener piezas con densidad alta y uniformeControl de composicin qumica Compresibilidad

  • PREPARACION DEL POLVO - MEZCLASDistribucin del tamao de grano influye en moldeado y sinterizado de la piezaPreferible polvos finos, ya que tiene menos porosidad y mayor rea de contactoLos polvos de aleacin, lubricantes y agentes voltiles se agregan para dar porosidadUna mezcla excesiva puede provocar endurecimiento por deformacin plstica y desgaste entre partculasEn polvos de Hierro se prefiere porcentajes pequeos de Carbono y aleantes. Estos aumentan la dureza y disminuyen la compresibilidadLa compresibilidad se mide como la densidad obtenida a una presin de compactacin de 400 N/mm2

  • COMPACTADO O PRESIONADOEs la operacin ms importanteLa presin se debe distribuir uniformemente La mayor parte se hace en froEl metal en polvo se comprime en un dado para tomar la forma de la parte mediante uno o ms punzones.

    Tcnicas de compactado

    De Presin Sin Presin TroquelSuspensinIsostticaGravedadForjadoExtrusinContinua

  • Compactado por TroquelEs el ms utilizado Termina con la expulsin de comprimido verdeDebido al punzn las presiones varan de 19 a 50 Ton/in2COMPACTADO O PRESIONADO

    PrensasCaractersticasMecnicas10 150 Ton6 150 golpes/minHidrulicas Hasta 5000 Ton20 golpes/min

  • SINTERIZADOIncremento de la resistenciaDisminuye porosidadFactores: Estn en funcin del material, tamao, forma y presin de compactacin, estos son:TemperaturaTiempo Atmosfera En estado slidoT < Tf (componentes)En estado lquido T > Tf (carburos y cermicos)

  • FasesLos puntos de contacto entre partculas crecen y forman cuellos redondosLos cuellos crecen y con el tiempo los poros tienden a desvanecerse lentamente

    SINTERIZADOFase SlidaFase Lquida

  • Temperatura y Tiempo de Sinterizacin

    MaterialTemperatura (C)Tiempo(min)Cobre, Bronce760 90010 45Hierro1000 - 11508 45Nquel1000 - 115030 - 45Acero Inoxidable1100 - 129010 600Carbono de Tungsteno1430 150020 30Molibdeno2050120Tungsteno2350480

  • OPERACIONES DE ACABADOImparten propiedades especificas a las partes de metal: la infiltracin, tratamiento trmico, impregnacin y maquinado.

    Las partes de metal en polvo pueden volverse a comprimir despus del sinterizado.

    Esto se denomina dimensionado si se hace para mantener dimensiones y acuado para aumentar la densidad.

    La recompresin puede hacerse en prensas compactadoras o en prensas ordinarias.

    Las partes de precisin hechas a partir de los polvos, como engranajes, tiene que determinarse el tamao para incrementar su precisin y su densidad.

  • TRATAMIENTO TRMICOLos productos de polvos metlicos se pueden someter a tratamiento trmico por los mtodos convencionales para mejorar las propiedades metalrgicas deseables.

    El perodo de calentamiento debe ser ms largo que para piezas similares de material macizo, pero el enfriamiento debe ser ms rpido, debe evitar la oxidacin por medio de atmsferas protectoras.

    La oxidacin puede disminuir la resistencia y producir puntos dbiles e impurezas en el objeto.

    Los problemas con la oxidacin son ms serios con los metales en polvo que con los macizos.