¿Qué es la pulvimetalurgia? Definición y proceso

¿Qué es la pulvimetalurgia?

La pulvimetalurgia es un término que abarca una amplia gama de formas en que los materiales o componentes se fabrican a partir de polvos metálicos. Este proceso puede evitar, o reducir en gran medida, la necesidad de utilizar procesos de eliminación de metal, lo que reduce drásticamente las pérdidas de rendimiento en la fabricación y, a menudo, reduce los costos.

La pulvimetalurgia es un proceso de formación de metales en el que los polvos metálicos compactados se calientan justo por debajo de su punto de fusión. Aunque el proceso existe desde hace más de 100 años, durante el último cuarto de siglo ha sido ampliamente reconocido como un método superior para fabricar piezas de alta calidad para una variedad de aplicaciones importantes.

Este éxito se debe, entre otras cosas, a las ventajas que ofrece el proceso sobre otras tecnologías de formación como la forja y la fundición de metales, las ventajas en el uso de materiales, la complejidad de la forma y el control de la forma en las inmediaciones de la red. forma. Estos, a su vez, contribuyen a la sostenibilidad y hacen de la pulvimetalurgia una tecnología ecológica reconocida.

Proceso de pulvimetalurgia

Estas tecnologías de producción generalmente involucran todos o la mayoría de los siguientes pasos del proceso:

• Producción de polvo metálico
• Mezclar y mezclar
• Compactación y modelado del polvo
• Sinterización del compacto para mejorar la integridad y la resistencia

A veces, este proceso se logra con algunas operaciones secundarias como dimensionamiento, acuñación, infiltración, forja en caliente, etc.

1. Producción de polvo

Casi todos los polvos de hierro para la producción de componentes de PM se producen mediante el proceso de esponja de hierro o mediante atomización con agua. Los polvos de metales no ferrosos utilizados para otras aplicaciones de PM se pueden fabricar mediante una serie de procesos.

2. Mezcla de polvos

Esto a menudo puede incluir la incorporación de aditivos de aleación en forma de polvo elemental o la incorporación de un lubricante de prensa.

3. Formación del polvo mixto en un compacto

El proceso de consolidación dominante implica el ajuste a presión de un conjunto de herramientas rígidas que incluye un troquel, punzones y posiblemente mandriles o varillas sacatestigos. Sin embargo, hay varios otros procesos de consolidación que se utilizan en aplicaciones de nicho.

4. Sinterización del compacto para mejorar la integridad y la resistencia

Este paso del proceso implica calentar el material, generalmente en una atmósfera protectora, a una temperatura que está por debajo del punto de fusión del componente principal.

En algunos casos, un constituyente minoritario puede formar una fase líquida a la temperatura de sinterización; tales casos se describen como sinterización en fase líquida. Los mecanismos implicados en la sinterización en fase sólida y en fase líquida se analizan brevemente en una sección posterior.

5. Operaciones secundarias

La aplicación de procesos de acabado a la pieza sinterizada. En la pulvimetalurgia, estos procesos suelen denominarse "operaciones secundarias".

Ventajas del proceso pulvimetalúrgico

• Minimiza el mecanizado al producir piezas en las dimensiones finales o casi finales
• Minimiza las pérdidas por desechos al usar típicamente más del 97 % de la materia prima en la pieza terminada
• Permite una variedad de sistemas de aleación
• Produce una buena calidad superficial
• Proporciona materiales que se pueden tratar térmicamente para aumentar la fuerza o la resistencia al desgaste
• Proporciona porosidad controlada para autolubricación o filtración
• Facilita la creación de formas complejas o únicas que serían poco prácticas o imposibles con otros procesos metalúrgicos
• Es adecuado para la producción de componentes de volumen medio a alto
• Proporciona confiabilidad de rendimiento a largo plazo en aplicaciones críticas

Preguntas frecuentes

¿Qué se entiende por pulvimetalurgia?

La pulvimetalurgia es un proceso de formación de metales realizado mediante el calentamiento de polvos metálicos compactados justo por debajo de sus puntos de fusión.

¿Cuál es el principio de la pulvimetalurgia?

La pulvimetalurgia es un método altamente evolucionado para fabricar componentes confiables en forma de red al mezclar polvos elementales o prealeados, compactar esta mezcla en una matriz y sinterizar o calentar la pieza prensada en una atmósfera de horno controlada para unir las partículas.

¿Dónde se usa la pulvimetalurgia?

Los cojinetes y varias piezas de engranajes son ejemplos de aplicaciones de la pulvimetalurgia en herramientas eléctricas de bricolaje y "electrodomésticos". Las escobillas de carbón de grafito metálico también se utilizan ampliamente en motores y generadores eléctricos para electrodomésticos, automóviles y herramientas eléctricas.

¿Cuáles son los beneficios de la pulvimetalurgia?

Ventajas del proceso de pulvimetalurgia

• Minimiza el mecanizado al producir piezas en las dimensiones finales o cercanas a ellas.
• Minimiza las pérdidas por desechos al usar típicamente más del 97 % de la materia prima inicial en la pieza terminada.
• Permite una amplia variedad de sistemas de aleación.
• Produce un buen acabado superficial.

¿Qué polvos se utilizan en la pulvimetalurgia?

Polvos metálicos comúnmente utilizados en la fabricación de productos:

• Polvo de aluminio.
• Polvo de bismuto.
• Polvo de Óxido de Cadmio.
• Cobre Granular.
• Polvo de hierro.
• Polvo de manganeso.
• Polvo de níquel.
• Óxido cúprico rojo y negro.

¿Qué es la pulvimetalurgia en cerámica?

La técnica básica de pulvimetalurgia (PM) para fabricar piezas de cerámica y metal consta de cuatro pasos:fabricar polvos a partir de metales o cerámica, mezclar o mezclar, prensar o consolidar y sinterizar o cocer. Un método mecánico para fabricar polvos a partir de materiales cerámicos es la molienda, que refina el tamaño del polvo.

¿Cuál es el propósito básico del prensado de polvo?

El prensado de polvo es la compactación de polvos en una forma geométrica. El prensado se suele realizar a temperatura ambiente. Esto crea una parte sólida llamada un compacto verde. La resistencia de esta pieza prensada sin sinterizar (resistencia en verde) depende de la compatibilidad; se pueden usar aglutinantes para aumentar la compatibilidad.

¿Cómo se fabrica el metal en polvo?

El mineral de metal se tritura y luego se mezcla con otro material, generalmente carbono. Una vez que se completa la mezcla, se pasa por un horno para crear una reacción que reduce los niveles de oxígeno y carbono en el polvo. Requiere mineral de pureza relativamente alta para obtener un producto final deseable.

¿Qué tan fuerte es el metal en polvo?

Los aceros forjados en polvo pueden ofrecer altos niveles de resistencia (UTS de hasta alrededor de 950 N/mm² como forjado y 2050 N/mm² con tratamiento térmico; límite elástico de tracción de hasta alrededor de 650 N/mm² como forjado y 1760 N/mm² con tratamiento térmico) con mayor niveles de ductilidad (5-18 % de elongación).

¿En qué se diferencia la pulvimetalurgia de la fundición?

En el proceso de pulvimetalurgia todos los metales se encuentran en forma de polvo. En la fundición, el metal se calienta por encima de su punto de fusión, se vierte en una matriz y se deja enfriar. Luego, la pieza se mecaniza para obtener una pieza precisa.

¿Es la pulvimetalurgia una fabricación aditiva?

Metalurgia de polvos/Fabricación aditiva Análisis elemental de polvos metálicos y piezas metálicas producidas por AM. Una parte integral del desarrollo de productos industriales es la fabricación de prototipos y muestras iniciales, independientemente de si el producto es un simple tornillo o la parte compleja de un avión.

¿Cuál es la desventaja de la pulvimetalurgia*?

Alto costo de herramientas y equipos. Esto es particularmente una limitación cuando los volúmenes de producción son pequeños. Las piezas grandes o con formas complejas son difíciles de producir mediante el proceso PM. Las piezas tienen menor ductilidad y resistencia que las producidas por forja.

¿Cuáles son las desventajas de la pulvimetalurgia?

Limitaciones de la pulvimetalurgia:

• El costo de las herramientas es generalmente y solo puede justificarse en la producción en masa.
• El costo de la materia prima es muy alto.
• Las propiedades mecánicas de las piezas son de baja calidad en comparación con las piezas fundidas o mecanizadas.
• En algunos casos, la densidad de las diferentes partes del producto final puede variar debido a la compresión desigual.

¿Qué es la clasificación de polvos en pulvimetalurgia?

Los grados de pulvimetalurgia magnética blanda incluyen hierro simple, hierro silicio, hierro cobalto y los compuestos magnéticos blandos desarrollados más recientemente, que se basan en un polvo de hierro simple con un aglutinante/aislante adecuado para separar las partículas de polvo de hierro después de un curado. tratamiento.

¿Por qué se realiza la sinterización?

¿Por qué se realiza la sinterización y por qué es importante? La sinterización se realiza para impartir resistencia e integridad a un material, así como para reducir la porosidad y mejorar la conductividad eléctrica, la translucidez y la conductividad térmica.

¿Cuáles son los cuatro pasos principales en la pulvimetalurgia?

El primer paso en el proceso general de pulvimetalurgia (PM) es fabricar polvos metálicos. Hay cuatro procesos principales utilizados en la producción de polvo:reducción de estado sólido, atomización, electrólisis y química.

¿Qué es el compacto verde en pulvimetalurgia?

La pulvimetalurgia (PM) se ocupa de productos y procesos que utilizan materia prima en forma de polvos que se compactan en la forma y el tamaño necesarios utilizando moldes adecuados. Estos polvos compactados se denominan 'Green Compacts'.

¿Se puede soldar metal en polvo?

Soldadura por proyección por resistencia. La soldadura por proyección se usa a menudo para soldar piezas de metal en polvo debido a la distorsión limitada que produce el proceso. Es capaz de soldar piezas de metal en polvo con alto contenido de carbono y piezas cementadas.

¿Cómo se llama el polvo metálico?

Los metales que se pueden encontrar en forma de polvo incluyen polvo de aluminio, polvo de níquel, polvo de hierro y muchos más.

¿Cuáles son las características de la pulvimetalurgia?

Un atributo básico de la pulvimetalurgia es la capacidad de combinar materiales en forma de polvo que de otro modo serían inmiscibles. Esta ventaja única permite la producción de materiales de fricción en los que el cobre y otros polvos metálicos se combinan con lubricantes sólidos, óxidos y otros compuestos.