El proceso pulvimetalúrgico: una innovación en la fabricación de piezas metálicas. La industria metalúrgica ha experimentado grandes avances en los últimos años, y uno de los métodos más novedosos y eficientes es el proceso pulvimetalúrgico. A través de esta técnica, se pueden obtener piezas de alta calidad con propiedades mecánicas superiores a las obtenidas por otros métodos tradicionales de producción. En este artículo, exploraremos en detalle el proceso pulvimetalúrgico y su impacto en la industria, así como sus aplicaciones y ventajas.
Hemos discutido varios procesos de fabricación como: B. Fundición, moldeado, conformado, mecanizado y unión. La pulvimetalurgia es también una de las técnicas de fabricación utilizadas para producir piezas precisas y de alta precisión. La pulvimetalurgia produce productos presionando metales en polvo y aleaciones en una matriz rígida bajo presión extrema. Comprendamos qué diferentes procesos están involucrados en el proceso de pulvimetalurgia con un diagrama esquemático claro.
Metalurgia de polvos
Como se mencionó anteriormente, los productos se fabrican mediante pulvimetalurgia presionando metales en polvo y aleaciones en una matriz rígida bajo presión extrema. Con los recientes avances tecnológicos en metalurgia, la pulvimetalurgia se ha convertido en el proceso esencial para la producción de casquillos, cojinetes, engranajes y una variedad de piezas estructurales.
En la pulvimetalurgia, la precisión y el éxito de la pulvimetalurgia residen en el proceso de sinterización, donde las piezas se calientan y presurizan para unir las partículas de polvo. La temperatura durante la sinterización es ligeramente inferior al punto de fusión del metal primario, de modo que los enlaces de las partículas de polvo se unen entre sí.
Proceso pulvimetalúrgico
El proceso de pulvimetalurgia (PM) consiste en compactar polvos finos hechos de metales y aleaciones.
Presionar el polvo en un molde o troquel para controlar la forma del producto terminado. La presión utilizada para
La compactación es alta de modo que las partículas de metal o aleación se entrelazan mecánicamente. La pieza también desarrolla suficiente resistencia para que pueda retirarse de la herramienta o de la cavidad del molde sin sufrir daños ni daños.
se desmorona nuevamente en forma de polvo. El producto de este proceso de compresión se denomina “pacto verde”.
Su resistencia es baja y su densidad es menor que la de un metal sólido o aleación correspondiente. También es algo poroso.
Para lograr un nivel utilizable de resistencia, el compacto verde se sinteriza a una temperatura alta pero más baja.
el punto de fusión del polvo metálico en una atmósfera neutra o reductora. Un intercambio de átomos.
Entre las partículas individuales se sueldan entre sí formando una pieza de metal ligeramente porosa de aprox.
Forma y tamaño de la matriz o cavidad del molde.
El componente sinterizado puede usarse como tal o someterse a algún procesamiento secundario antes de su uso.
Ahora analicemos en detalle los distintos pasos involucrados en la producción de componentes de pulvimetalurgia.
- Producción de polvo metálico.
- Mezcla
- Compactación
- Sinterización
- Operaciones secundarias
1. Producción de polvo metálico
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Los polvos metálicos se pueden producir de varias formas, siendo la atomización la más importante. Este proceso implica calentar metal o aleación hasta que se derrita. Luego, el metal fundido se alimenta por gravedad a través de una boquilla donde encuentra una corriente de agua, aire o nitrógeno a alta velocidad, que lo atomiza. Cuando se solidifican, las partículas atomizadas de metal o aleación tienen diferentes formas y tamaños. Es posible que sea necesario pulverizarlos hasta obtener un polvo fino de menos de 100 micrones de tamaño.
2. Mezclando
Mezclar se refiere a agitar el polvo para homogeneizar los tamaños de partículas. Al mezclar, también se agregan algunos lubricantes para que en el siguiente proceso de compactación se pueda reducir el desgaste del troquel y la fricción entre partículas metálicas. Como lubricantes se suele utilizar polvo de grafito o estearato de litio. La mezcla suele ser seca, no se añade agua.
3. Compactación
Después de mezclar, los polvos se colocan en una matriz y se compactan bajo presión presionando en un sello. Las matrices suelen estar hechas de carburo de tungsteno para reducir el desgaste de la matriz. El uso de lubricantes es necesario para reducir el desgaste de las matrices y reducir la fuerza de presión de modo que la densidad del “compacto verde” sea casi tan alta como la densidad del metal sólido. El uso de lubricantes también facilita la expulsión del compacto verde del troquel. Durante la compactación, se requieren altas presiones del orden de 700 MPa para provocar el entrelazamiento mecánico de las partículas. Sin embargo, antes de la sinterización, el lubricante debe eliminarse mediante un ciclo de calentamiento a baja temperatura.
4. Sinterización
Este es el siguiente paso en el proceso de pulvimetalurgia. Los compactos verdes se calientan en un horno de mufla bajo atmósfera controlada. Para metales ferrosos, se utiliza una atmósfera de amoníaco disociado para controlar la carburación o descarburación del compacto en polvo. Las temperaturas se mantienen entre el 60 y el 80% del punto de fusión del metal o aleación en cuestión. El tiempo de sinterización puede oscilar entre 20 y 60 minutos. La sinterización aumenta la resistencia final del producto. Se produce la unión por difusión de partículas.
5. Operaciones secundarias
Muchas piezas de pulvimetalurgia se utilizan en estado sinterizado. Otros pueden requerir algunas operaciones secundarias como infiltración, apresto, estampado, impregnación o tratamiento térmico antes de su uso.
- El objeto de infiltración es aumentar la resistencia, la densidad y la dureza. Esto se hace colocando un trozo de aleación de cobre sobre piezas de pulvimetalurgia durante el proceso de sinterización. La aleación de cobre se funde y penetra en los pequeños poros de la parte de pulvimetalurgia mediante acción capilar.
- En Dimensionado y estampado En estas operaciones, la pieza sinterizada se compacta en la matriz para aumentar su resistencia y densidad mediante el trabajo en frío. Además, la tolerancia dimensional se vuelve más estricta y el tamaño de la pieza se vuelve más preciso.
- En impregnación, las piezas sinterizadas se impregnan de grasa o aceite (si es necesario) calentándolas en aceite, etc. a unos 100°C durante 10-15 minutos. Estas piezas impregnadas de aceite o grasa garantizan propiedades autolubricantes.
- Las piezas pulvimetalúrgicas también pueden ser Tratado térmicamente B. piezas metálicas forjadas o fundidas para mejorar su estructura de grano, resistencia y dureza.
Ventajas del proceso de pulvimetalurgia.
- La principal ventaja del proceso de pulvimetalurgia es que se puede ejercer un control preciso del polvo, lo que permite variar las propiedades físicas y mecánicas.
- Si es necesario, se puede fabricar una pieza con diferentes densidades en diferentes secciones de la misma pieza.
- Las piezas se pueden fabricar con precisión en varias formas, eliminando la necesidad de mecanizado posterior.
- Se pueden fabricar pequeños engranajes y piezas con estrías o formas irregulares de forma rentable y precisa.
- El proceso de pulvimetalurgia es eficiente en términos de metal y energía.
- Las piezas de pulvimetalurgia también están relativamente libres de defectos.
- La principal desventaja es que el coste inicial de las herramientas es alto y no se pueden producir piezas con secciones delgadas y débiles.
Diploma
En la ingeniería mecánica utilizamos el proceso de pulvimetalurgia en casos muy especiales en los que no se puede utilizar un método de fabricación convencional para producir el componente requerido. Muy a menudo, este proceso se utiliza en la producción de metales únicos como el carburo de tungsteno. Hemos analizado paso a paso cómo se puede realizar este proceso utilizando el diagrama esquemático claro y también explicamos algunos de los beneficios. Háganos saber lo que piensa sobre este artículo en la sección de comentarios a continuación.
Proceso de Metalurgia de Polvos: Una Técnica de Fabricación Precisa y Eficiente
En el mundo de la fabricación, existen diferentes procesos para producir piezas y componentes. Hemos discutido sobre diversos procesos de fabricación, como la fundición, el moldeo, la conformación, el mecanizado y la unión. La metalurgia de polvos es otra técnica de fabricación que se utiliza para producir piezas precisas y altamente precisas. En la metalurgia de polvos, los productos se fabrican mediante la compresión de metales y aleaciones en polvo en una matriz rígida bajo una presión extrema. A continuación, vamos a entender cuáles son los diferentes procesos involucrados en el proceso de metalurgia de polvos con un esquema detallado.
Metalurgia de Polvos
Como mencionamos anteriormente, en la metalurgia de polvos los productos se fabrican comprimiendo metales y aleaciones en polvo en una matriz rígida bajo una presión extrema. Con los avances tecnológicos recientes en metalurgia, la metalurgia de polvos se ha convertido en un proceso esencial para la producción de bujes, rodamientos, engranajes y una variedad de piezas estructurales.
La precisión y el éxito de la metalurgia de polvos se deben al proceso de sinterización, que calienta las piezas y las somete a presión para unir las partículas en polvo. La temperatura durante la sinterización es ligeramente inferior al punto de fusión del metal principal, de manera que las partículas en polvo se unen entre sí.
Proceso de Metalurgia de Polvos
- Producción de polvo de metal
- Mezclado
- Compactación
- Sinterización
- Operaciones secundarias
Los polvos de metal se pueden producir de varias formas, siendo la atomización la más importante. En este proceso, el metal o la aleación se calienta hasta que se funde. El metal fundido se alimenta por gravedad a través de una boquilla, donde es impactado por un chorro de agua, aire o nitrógeno a alta velocidad, atomizándolo. Al solidificarse, las partículas atomizadas de metal o aleaciones tienen formas y tamaños variables. Estas pueden tener que pulverizarse hasta obtener un polvo fino de tamaño inferior a 100 micrones.
El mezclado significa agitar el polvo para homogeneizar los tamaños de partículas. Durante el mezclado, se agregan lubricantes para reducir el desgaste del troquel y la fricción entre las partículas metálicas en la siguiente operación de compactación. Los lubricantes más comunes son el grafito en polvo y el estearato de litio. El mezclado se realiza generalmente en seco, sin agregar agua.
Después del mezclado, los polvos se colocan en un troquel y se compactan empujando un punzón bajo presión. Los troqueles suelen ser de carburo de tungsteno para reducir el desgaste del troquel. El uso de lubricantes es necesario para reducir el desgaste de los troqueles y la fuerza de compactación, de modo que la densidad del «compuesto verde» sea casi tan alta como la densidad del metal sólido. La expulsión del compuesto verde del troquel también se facilita con el uso de lubricantes. La compactación requiere altas presiones del orden de 700 MPa para lograr una interconexión mecánica de partículas. Sin embargo, antes de la sinterización, el lubricante debe ser eliminado mediante un ciclo de calentamiento a baja temperatura.
Este es el siguiente paso en el proceso de metalurgia de polvos. Los compuestos verdes se calientan en un horno tipo campana en una atmósfera controlada. Para metales férricos, se utiliza una atmósfera de amoníaco dissociado para controlar la carbonización o descarbonización del compuesto en polvo. Las temperaturas se mantienen entre el 60% y el 80% del punto de fusión del metal o aleación en cuestión. El tiempo de sinterización puede variar de 20 a 60 minutos. La sinterización aumenta la resistencia final del producto. Resulta en la unión por difusión de partículas.
Muchas piezas de metalurgia de polvos se utilizan en condiciones de sinterización. Otras pueden requerir algunas operaciones secundarias, como infiltración, dimensionado, acuñado, impregnación o tratamiento térmico antes de su uso. La infiltración tiene como objetivo aumentar la resistencia, la densidad y la dureza. Se realiza colocando una pieza de aleación de cobre sobre las piezas de metalurgia de polvos durante el proceso de sinterización. La aleación de cobre se funde e impregna los pequeños poros de la pieza de metalurgia de polvos por acción capilar. En las operaciones de dimensionado y acuñado, la pieza sinterizada se vuelve a presionar en el troquel para aumentar su resistencia y densidad mediante trabajo en frío. Además, la tolerancia del tamaño se vuelve más precisa. En la impregnación, las piezas sinterizadas, si es necesario, se impregnan de grasa o aceite calentándolas a unos 100 °C en aceite, etc., durante 10-15 minutos. Estas piezas impregnadas de aceite o grasa proporcionan propiedades de autorreducción de la fricción. Las piezas de metalurgia de polvos también pueden ser tratadas térmicamente, al igual que las piezas de metal forjado o fundido, para mejorar su estructura de grano, resistencia y dureza.
Ventajas del proceso de Metalurgia de Polvos
La principal ventaja del proceso de metalurgia de polvos es que se puede ejercer un control preciso sobre el polvo, lo que permite variaciones en las propiedades físicas y mecánicas. Si se desea, se puede fabricar una pieza con diferentes densidades en diferentes partes de la misma pieza. Las piezas se pueden fabricar en diferentes formas con precisión para que no se requiera mecanizado posterior. Se pueden producir engranajes pequeños y piezas con formas de estrias o irregulares de manera económica y precisa. El proceso de metalurgia de polvos es eficiente en términos de metal y energía. Las piezas de metalurgia de polvos también son relativamente libres de defectos. La principal desventaja es que los costos iniciales de las herramientas son altos y no se pueden producir piezas con secciones delgadas débiles.
Conclusión
En ingeniería, en casos muy especiales en los que un método de fabricación convencional no es aplicable para producir el componente requerido, se utiliza el proceso de metalurgia de polvos. Principalmente, este proceso se utiliza en la producción de metales únicos como el carburo de tungsteno. Hemos discutido cómo se puede realizar este proceso paso a paso con un esquema detallado y también hemos mencionado algunas de las ventajas. Nos gustaría saber qué opinas sobre este artículo en la sección de comentarios.
Preguntas frecuentes
- ¿Cuál es el objetivo del proceso de sinterización en la metalurgia de polvos?
- ¿Cuáles son algunas de las operaciones secundarias comunes en la metalurgia de polvos?
- ¿Por qué es importante el control de la densidad en la metalurgia de polvos?
El objetivo del proceso de sinterización en la metalurgia de polvos es unir las partículas en polvo mediante la aplicación de calor y presión, lo que aumenta la resistencia y la densidad del producto final.
Algunas de las operaciones secundarias comunes en la metalurgia de polvos incluyen infiltración, dimensionado, acuñado, impregnación y tratamiento térmico.
El control de la densidad en la metalurgia de polvos es importante para garantizar que las partes tengan la resistencia adecuada y cumplan con los requisitos de diseño.