Metalurgia de polvos: definición, proceso y beneficios

¿Qué es la metalurgia de polvos?

La metalurgia de polvos 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 usar procesos de eliminación de metal, reduciendo drásticamente las pérdidas de rendimiento en la fabricación y a menudo resultando en costos más bajos.

La metalurgia de polvos es un proceso de conformado de metal en el que polvos metálicos compactados se calientan justo por debajo de su punto de fusión. Aunque el proceso existe desde hace más de 100 años, en 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 el proceso ofrece sobre otras tecnologías de conformado como forja y fundición de metal, ventajas en uso de material, complejidad de la forma y control de la forma en las proximidades de la forma de red. Estos a su vez contribuyen a la sostenibilidad y hacen de la metalurgia de polvos una tecnología verde reconocida.

Proceso de metalurgia de polvos

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

1. Producción de polvo metálico
2. Mezcla y homogenización
3. Compactado y conformado del polvo
4. Sinterizado del compacto para mejorar integridad y resistencia

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

1. Producción de polvo

Casi todos los polvos de hierro para la producción de componentes PM se producen ya sea usando el proceso de hierro esponja o por atomización por agua. Los polvos de metales no ferrosos usados para otras aplicaciones PM pueden fabricarse mediante varios 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 prensado.

3. Conformado del polvo mezclado en un compacto

El proceso de consolidación dominante implica el prensado de un conjunto de herramientas rígido que incluye un troquel, punzones y posiblemente mandriles o varillas de núcleo. Sin embargo, hay varios otros procesos de consolidación que se usan en aplicaciones de nicho.

4. Sinterizado del compacto para mejorar integridad y 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 constituyente principal.

En algunos casos, un constituyente menor puede formar una fase líquida a temperatura de sinterizado; tales casos se describen como sinterizado de fase líquida. Los mecanismos involucrados en el sinterizado de fase sólida y fase líquida se discuten brevemente en una sección posterior.

5. Operaciones secundarias

La aplicación de procesos de acabado a la pieza sinterizada. En metalurgia de polvos, tales procesos a menudo se denominan "operaciones secundarias".

Ventajas del proceso de metalurgia de polvos

• Minimiza el mecanizado al producir piezas en o cerca de las dimensiones finales
• Minimiza las pérdidas de desperdicio al usar típicamente más del 97% de la materia prima en la pieza terminada
• Permite una variedad de sistemas de aleación
• Produce buena calidad superficial
• Proporciona materiales que pueden tratarse térmicamente para aumentar resistencia o resistencia al desgaste
• Proporciona porosidad controlada para auto-lubricación o filtración
• Facilita la creación de formas complejas o únicas que serían imprácticas o imposibles con otros procesos de trabajo de metal
• Es adecuado para la producción de componentes de volumen medio a alto
• Proporciona fiabilidad de rendimiento a largo plazo en aplicaciones críticas

Preguntas frecuentes.

¿Qué se entiende por metalurgia de polvos?

La metalurgia de polvos es un proceso de conformado de metal realizado calentando polvos metálicos compactados justo por debajo de sus puntos de fusión.

¿Cuál es el principio de la metalurgia de polvos?

La metalurgia de polvos es un método altamente evolucionado de fabricación de componentes confiables de forma neta mediante la mezcla de polvos elementales o pre-aleados, compactando esta mezcla en troquel, y sinterizando o calentando la pieza prensada en una atmósfera de horno controlada para unir las partículas.

¿Dónde se usa la metalurgia de polvos?

Cojinetes y varias piezas de engranajes son ejemplos de aplicaciones de metalurgia de polvos en herramientas eléctricas de bricolaje y "línea blanca" doméstica. Cepillos de carbón metal-grafito también se usan extensamente en motores y generadores eléctricos para electrodomésticos, automóviles y herramientas eléctricas.

¿Cuáles son los beneficios de la metalurgia de polvos?

Ventajas del proceso de metalurgia de polvos

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

¿Qué polvos se usan en metalurgia de polvos?

Polvos metálicos comúnmente usados en 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 metalurgia de polvos en cerámicas?

La técnica básica de metalurgia de polvos (PM) para fabricar piezas cerámicas y metálicas involucra cuatro pasos: fabricar polvos de metales o cerámicas, mezclar o homogeneizar, prensar o consolidar, y sinterizar o cocer. Un método mecánico de fabricar polvos de materiales cerámicos es el fresado, 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 generalmente se realiza a temperatura ambiente. Esto crea una pieza sólida llamada compacto verde. La resistencia de esta pieza prensada, no sinterizada, (resistencia verde), depende de la compatibilidad, los aglutinantes pueden usarse 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 la mezcla está completa, 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 (Rm hasta alrededor de 950 N/mm² como forjado y 2050 N/mm² tratado térmicamente; límite elástico hasta alrededor de 650 N/mm² como forjado y 1760 N/mm² tratado térmicamente) con niveles más altos de ductilidad (5-18% alargamiento).

¿Cómo difiere la metalurgia de polvos de la fundición?

En el proceso de metalurgia de polvos, todos los metales están en forma de polvo. En la fundición, el metal se calienta por encima de su punto de fusión y se vierte en un troquel y se deja enfriar. La pieza luego se mecaniza para obtener una pieza precisa.

¿Es la metalurgia de polvos 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 tornillo simple o la pieza compleja de un avión.

¿Cuál es la desventaja de la metalurgia de polvos?

Alto costo de utillaje y equipo. Esto es particularmente una limitación cuando los volúmenes de producción son pequeños. Piezas grandes o de forma compleja son difíciles de producir por el proceso PM. Las piezas tienen menor ductilidad y resistencia que las producidas por forja.

¿Cuáles son las desventajas de la metalurgia de polvos?

Limitaciones de la metalurgia de polvos:

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

¿Qué es la clasificación de polvo en metalurgia de polvos?

Los grados magnéticos suaves de metalurgia de polvos incluyen hierro puro, hierro-silicio, hierro-cobalto, y los compuestos magnéticos suaves desarrollados más recientemente, que se basan en un polvo de hierro puro con una adición adecuada de aglutinante/aislante para separar las partículas de polvo de hierro después de un tratamiento de curado.

¿Por qué se hace el sinterizado?

¿Por qué se hace el sinterizado y por qué es importante? El sinterizado se hace para impartir resistencia e integridad a un material, así como reducir porosidad y mejorar conductividad eléctrica, translucidez y conductividad térmica.

¿Cuáles son los cuatro pasos principales en metalurgia de polvos?

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

¿Qué es compacto verde en metalurgia de polvos?

La metalurgia de polvos (PM) trata con productos y procesos que usan materia prima en forma de polvos que se compactan en la forma y tamaño requeridos usando moldes adecuados. Estos polvos compactados se llaman "Compactos Verdes".

¿Se puede soldar metal en polvo?

Soldadura por proyección de resistencia. La soldadura por proyección se usa a menudo para soldar piezas de metal en polvo debido a la distorsión limitada producida por el proceso. Es capaz de soldar tanto piezas de metal en polvo de alto carbono como piezas cementadas.

¿Cómo se llama el polvo de metal?

Metales que pueden encontrarse en forma de polvo incluyen polvo de aluminio, polvo de níquel, polvo de hierro y muchos más.

¿Cuáles son las características de la metalurgia de polvos?

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