PULVIMETALURGIA La metalurgia de polvos es una tecnología de procesamiento de metales en la que se producen partes a partir de polvos metálicos. Los polvos se comprimen para darles la forma deseada y luego se calientan para ocasionar la unión de las partículas en una masa dura y rígida. La compresión, llamada prensado, se realiza en una máquina tipo prensa cuyas herramientas se diseñan específicamente para la parte a producir. Las herramientas, que consisten generalmente en un dado y uno o más punzones, pueden ser costosas y es por esto que la PM es más adecuada para niveles medios o altos de producción. El tratamiento térmico, llamado sinterizado se realiza a una temperatura por debajo del punto de fusión del metal.
Ventajas
Un punto importante a considerar en la selección de este proceso de conformado es el poco desperdició de material que involucran las operaciones. Aproximadamente un 97% del polvo que se emplea inicialmente se convierte en producto. Los métodos métodos de producción por metalurgia de polvos se pueden automatizar, lo que en un momento permite bajar costos y lograr una alta calidad en el producto.
Limitaciones y Desventajas
Limitaciones en la forma de las piezas, ya que se debe de considerar que los polvos difícilmente fluyen en sentido horizontal (lateralmente) dentro de los moldes o dados cuando se efectúa la compresión de ellos. La variación en la densidad del material a través de la pieza, especialmente si se tiene una geometría compleja. Alto costo del equipo y de las herramientas para pequeñas corridas corridas de producción. Alto costo de los polvos metálicos, en comparación con las materias primas primas para fundir o forjar.
DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO En términos generales, se puede considerar que la metalurgia de polvos consiste en tres pasos:
Preparación, combinación y mezcla de los polvos. Los polvos metálicos necesitan homogeneizarse perfectamente antes del proceso. Para ello, se deben mezclar y combinar los polvos. El mezclado se refiere a la mezcla de polvos de la misma composición química, pero posiblemente con diferentes tamaños de partículas, mientras que la combinación se refiere a la mezcla de polvos con diferente composición química. Compactación. En la compactación se aplica alta presión a los polvos para darles la forma requerida. El método convencional de compactación es el prensado, en el cual punzones opuestos aprietan el polvo contenido en un dado o matriz o en un molde. Sinterizado (calentamiento) en un horno con atmosfera controlada. Proceso de calentar los comprimidos crudos en un horno con atmósfera controlada, hasta una temperatura menor al punto de fusión, pero lo suficientemente alta (0,7 a 0,9 del punto de fusión) como para permitir la adhesión (fusión) de las partículas individuales, incrementando así su resistencia y su fuerza. Existe una amplia gama de temperaturas de sinterizado, sin embargo las siguientes han demostrado ser satisfactorias. Hierro 1095 °C Acero inoxidable 1180 °C Cobre 870 °C Carburo de tungsteno 1480 °C El tiempo de sinterizado varía entre los 20 y 40 minutos. Se pueden fabricar por:
PRODUCCIÓN DE POLVOS Se pueden fabricar por: Extracción: El material de obtiene a partir de su compuesto. REDUCCIÓN: Se reduce un óxido a través del carbono o hidrógeno. Ej.: Fe, Cu, Co, Mo y W. DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA: Descomposición de un compuesto por calor. Ej.: Carbonilo de Níquel, Ni(CO)4 ELECTRÓLISIS: Se manipula para crear un depósito altamente desigual el cual luego se descompone. Ej.: Fe, Cu y Be. PRECIPITACIÓN: Desde una solución acuosa es posible mediante la cementación (precipitación con un metal menos noble. Deposición: Precipitación del material sólido desde la fase gaseosa. Atomización: Éste es el proceso dominante para los materiales pre aleado. ATOMIZACIÓN POR AGUA: Se emplea para obtener la mayor parte del polvo obtenido por atomización. ATOMIZACIÓN CON GAS: Produce polvos esféricos. ATOMIZACIÓN CENTRÍFUGA: Se basa en dirigir un chorro fundido del metal hacia un disco enfriado en rápida rotación. Producción de fibras: Se obtienen fibras del metal a través del proceso.
EXTRACCIÓN POR FUSIÓN: Un disco rotatorio con ranuras que se enfría por agua se pone en contacto con la superficie del material fundido. HILADO DE FUSIÓN: El material fundido se dirige hacia un disco enfriado que gira rápidamente para formar cintas. ENFRIADO POR RODILLOS: Se produce una cinta entre dos rodillos enfriados.
Producción mecánica de polvo: Algunos polvos metálicos se producen a través de maquinado, triturando virutas por medio de molienda. PREPARACIÓN DEL POLVO Los polvos que se emplean pueden ser de metales, no metales, aleaciones, materiales cerámicos (óxidos, nitruros, carburos, etc.). Los materiales más comúnmente empleados son el hierro, cobre, aluminio, estaño, níquel, titanio, cromo, aceros inoxidables, grafito, silicio, óxidos, carburos metálicos, metales refractarios como tungsteno, tantalio y molibdeno. También se consideran combinaciones de metales y cerámicos llamados cermets. La manufactura del polvo es muy importante y se debe de trabajar bajo ciertas especificaciones, las cuales determinan las características últimas y las propiedades físicas y mecánicas de las partes compactadas.
CARACTERIZACIÓN DE POLVOS Forma La forma del polvo depende de la manera en la que se produjo el polvo, esta puede ser esférica, quebrada, dendrítica. plana o angular. Finura La finura se refiere al tamaño de la partícula, se mide por medio de mallas normalizadas, las que consisten en cribas normalizadas, las que se encuentran entre las 36 y 850 micras. Distribución de los tamaños de partículas Se refiere a las cantidades de los tamaños de las partículas que participan en la composición de una pieza de polvo, esta distribución de tamaños tiene gran influencia en la fluidez y densidad de las partículas y en la porosidad final del producto. Fluidez Es la propiedad que le permite fluir fácilmente de una parte a otra o a la cavidad del molde. Se mide por una tasa de flujo a través de un orificio normalizado. Propiedades químicas Son características de reacción ante diferentes elementos. También se relacionan con la pureza del polvo utilizado. Compresibilidad Es la relación que existe entre el volumen inicial del polvo utilizado y el volumen final de la pieza comprimida. Esta propiedad varía considerablemente en función del tamaño de las partículas de polvo y afecta directamente a resistencia de las piezas. Densidad aparente Se expresa en kilogramos por metro cúbico. Esta debe ser constante siempre, para que la pieza tenga en todas sus partes la misma cantidad de polvo. Facilidad de sinterización La sinterización es la unión de las partículas por medio del calor. Dependerá del tipo de polvo que se esté utilizando, por lo que existen tantas temperaturas de sinterización como materiales utilizados. ALGUNOS PRODUCTOS FABRICADOS POR ESTE PROCEDIMIENTO
Filtros metálicos Carburos cementados Engranes y rotores para bombas Escobillas para motores Cojinetes porosos
Magnetos
