UNIDAD 8 :METALURGIA DE POLVOS Y CERAMICOS

METALURGIA DE LOS POLVOSEs un proceso de fabricacin que, partiendo de polvos finos y tras su compactacin para darles una forma determinada (compactado), se calientan en atmsfera controlada (sinterizado) para la obtencin de la pieza solida.Este proceso es adecuado para la fabricacin de grandes cantidades de piezas pequeas de gran precisin, para materiales o mezclas poco comunes y para controlar el grado de porosidad o permeabilidad.Algunos productos tpicos son rodamientos, arboles de levas, herramientas de corte, segmentos de pistones, guas de vlvulas, filtros, etc.

Etapas del proceso de fabricacin por pulvimetalrgia

Tamao de las partculas El tamao de las partculas se refiere a las dimensiones de los polvos individuales El mtodo ms utilizado para medir la partcula, es el numero de malla.Si la malla es 200 significa que hay 200 aberturas por pulgada linealPS = tamao de la partculaMC = numero de malla

Tamao, distribucin y forma de las partculas

AtomizacinSe produce una corriente de metal lquido, inyectando el metal fundido en poca cantidad.La corriente de un chorro de gas inerte, aire o agua, esparce en pequeas gotas el metal liquido. El tamao de las partculas que se forma depende de la temperatura del metal, caudal tamao de la boquilla y las caractersticas de los chorros1. PRODUCION DE POLVOS METALICOS

Reduccin .- Mediante el uso de agentes reductores como el monxido de carbono, hidrogeno , para combinarlo con el oxigeno del compuesto y liberar el metalDeposicin electroltica Utiliza soluciones acuosas o sales acuosas, los polvos producidos son los mas purosTrituracin o Pulverizacin Comprende el molido en un molino de bolas, los polvos tienen la forma angulares y si los metales son dctiles tienen la forma de hojuela y no son adecuadas para la metalurgia de los polvosOtros mtodos de produccin de polvos metlicos

La mezcla debe ser homognea El mezclado se realiza con medios mecnicos tales como :- rotacin en tambor- por agitacin en un mezclador de tornillo- por agitacin en un mezclador de paletasGeneralmente se aaden Lubricantes, aglutinantes y desfloculantes2. MEZCLADO DE POLVOS

3. COMPACTACIONEn la compactacin se aplica alta presin (de 20 a 1400 Mpa) para darles la forma requerida El mtodo convencional es el prensadoSon mecnicas, hidrulicas o combinadasEl prensado puede ser en una direccinen dos direcciones Prensa hidrulicaObtencin de bocinas

COMPACTACION Cuanto mas alta sea la densidad de la pieza compactada, ms elevada ser su resistencia y modulo elstico (a) Densidad de comprimidos de polvo de cobre y de hierro en funcin de la presin de compactacin La densidad influye mucho sobre las propiedades mecnicas y fsicas de las piezasfabricadas por metalurgia de polvos(b) Efecto de la densidad sobre la resistencia a la tensin alargamiento y conductividad trmica del polvo de cobre(a)(b)DENSIDAD

Prensado isosttico en froSe colocan lo polvos en el molde flexible Se aplica presin hidrosttica sobre el molde para compactar los polvosSe reduce la presin y se retira la partePrensado isosttico

Otros procesos de compactado y moldeadoMOLDEADO POR INYECCION DE POLVOConocido por moldeo de metales: se moldea con la adicin de una aglutnate de polmero, los metales mas adecuados para el moldeo por inyeccin son los que soportan ms de 1000 C, como el acero. Por este mtodo se producen: relojes, rifles, bisagras, etc.ventajasFcil de desmoldar Las tolerancias dimensionales son buenasSe pueden lograr altas capacidades de produccin LAMINADOSe realiza por laminacin en do y se compacta a velocidades continuasSe fabrican laminas metlicas para componentes elctrico , y monedasEXTRUSIONSe pueden compactar por este mtodo se encierra en un contenedor metlico y se extruye en caliente, despus de sinterizarse

PRENSAS PARA COMPACTACIONPrensa con capacidades de 25, 40, 63, 100 y 160 toneladas. Prensa mecnica excntrica, con doble montante de 250 toneladas de capacidad

MATERIALES PARA LOS PUNZONES Y MATRICESLa seleccin de los materiales para los punzones y matrices, utilizados en la metalurgia de polvos metlicos depende del nmero de piezas a producir, la mayora de los materiales son de aceros para herramientas endurecidas El control dimensional de las matrices y los punzones debe ser minucioso, por ser fundamental para una adecuada compactacin y para la vida de las matrices

4. SINTERIZADOProceso mediante el cual los compactados crudos se calientan en un horno de atmsfera controlada a una temperatura por debajo del punto de fusin pero lo suficiente para permitir que por difusin atmica las partculas individuales se unan.Las variables principales en la sinterizacin son: la temperatura, el, tiempo y la atmsfera del hornoEtapas del sinterizado.Volatilizar los fluidos del compactado crudo a fin de mejorar la resistencia de la unin y evitar agrietamientos Sinterizado se somete la muestra a alta temperatura (temperatura de sinterizacin). El tiempo de sinterizado varia entre los 20 y 40 minutos.Al aumentar la temperatura las partculas adyacentes empiezan a formar una unin por medio de un mecanismo de difusin atmica, incrementando: la resistencia, densidad, ductilidad y conductividad trmica y elctrica del compactado Enfriamiento

Mecanismo del proceso de sinterizacin de polvos metlicos

http://www.youtube.com/watch?v=1Mjsi2F2MrY&feature=relatedvideo

5. Operaciones de acabadoPara mejorar las propiedades de los productos sinterizados o para proporcionales caractersticas especiales se pueden efectuar operaciones adicionales despus de la sinterizacinAcuadoForjar en fri o en calienteMaquinadoRectificadoRecubrimientosTratamientos trmicosInfiltracin

Propiedades mecnicas de los productos sinterizadosDependiendo de la temperatura, el tiempo y la historia del procesamiento, se pueden obtener diferentes estructuras y porosidades en una pieza sinterizada y as afectar sus propiedades mecnicas

Productos de la metalurgia de polvos Filtros metlicos Carburos cementados Engranes y rotores para bombas Escobillas para motores Cojinetes porosos Magnetos Contactos elctricos

Consideraciones de diseo en la metalurgia de polvosDada las caractersticas de los polvos metlicos, sus propiedades de fluidez en la matriz y la fragilidad de los compactados crudos o verde, es necesario sugerir:La forma del compactado, debe ser la mas simple y uniforme posibleEl expulsado del compactado debe ser sin daarloLas piezas producidas mediante la pulvimetalrgia debe tener tolerancias dimensionales EL espesor de las paredes de la pieza deben ser estar en relacin de longitud de la piezaSe puede hacer escalones simples que no excedan el 15% de la longitud total

Consideraciones para el diseo

Consideraciones para el diseo

CAPACIDADES DEL PROCESOEs una tcnica para fabricar partes de metales refractarios de alto punto de fusin que por otros mtodos es difcil y antieconmica.La pulvimetalrgia ofrece buen control dimensional y en muchos casos la eliminacin de la operacin de maquinado y de acabado se reduce desechos, desperdicios y energa La disponibilidad de una amplia gama de composiciones, permite obtener propiedades mecnicas y fsicas especiales; como: rigidez, amortiguamiento de las vibracin, dureza, densidad, tenacidad, propiedades elctrica y magntica El producto ofrece la capacidad de impregnacin e infiltracin para aplicaciones especificas

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