Metalurgia De Polvos

Metalurgia de Polvos Integrantes: Susana Jazmin Sotelo Vital Javier Flores Espino Pedro Aldaco López Pablo Izaguirre Rodríguez

PM La metalurgia de polvos (PM, por sus siglas en inglés) es una tecnología de procesamiento de metales en la que se producen piezas a partir de polvos metálicos.

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Los metales más utilizados en la P/M son hierro, cobre, aluminio, estaño, níquel, titanio y los metales refractarios. Para las partes fabricadas con latón, bronce, aceros y aceros inoxidables se emplean polvos prealeados, en los que cada partícula de polvo es una aleación. Por lo general, las fuentes de metales son metales y aleaciones a granel, menas, sales y otros compuestos.

¿Qué son los polvos prealeados? Poner aquí o en otra diapositva

Historia •En el año 3000 a. C. los egipcios emplearon este proceso para fabricar herramientas de hierro. •En 1815, el inglés William Wollaston creó una técnica para preparar polvos de platino, compactarlos a alta presión y cocerlos (sinterizarlos) al rojo vivo. •En 1870, Estados Unidos, Gwynn desarrollo unas patentes relacionadas con rodamientos autolubricantes hechos por metalurgia de polvos. Él usó una mezcla de 99% de estaño pulverizado y 1% de petróleo, que mezclaba, calentaba y finalmente sometía a alta presión para elaborar la forma deseada dentro de la cavidad de un molde.

•En 1908 William Coolidge creó un procedimiento que hizo posible la producción de filamentos para lámparas incandescentes. En este se usaba polvo fino de óxido de tungsteno (WO3) que se reducía a polvo metálico, se prensaba en piezas compactas, se presinterizaba, se forjaba en caliente en barras redondas, se sinterizaban y finalmente se estiraban con el fin de formar alambre para filamentos. El proceso Collidge se sigue usando hoy para producir los filamentos de los focos de luz incandescente.

•En la década de 1920 se fabricaron herramientas de carburo cementado (WC-Co) mediante técnicas de metalurgia de polvos. •Década de 1930 autolubricantes.

se

produjeron

rodamientos

Cojinetes

•De 1960 y 1970 se produjeron en masa, particular mente en la industria automotriz, engranes y otros componentes mediante la metalurgia de polvos.

Partes y componentes fabricados por metalurgia de polvos. Componentes automovilísticos (que en la actualidad constituyen cerca de 70% del mercado de la metalurgia de polvos), como anillos para pistones, varillas de conexión, placas de frenos, engranes, levas y bujes.

Varillas de Conexión.

 Aceros para herramientas, carburos de tungsteno y cermets como materiales para herramentales y matrices  Escobillas de grafito impregnadas con cobre para motores eléctricos  Materiales magnéticos  Filtros metálicos y rodamientos impregnados con aceite de porosidad controlada  Espumas metálicas  Implantes quirúrgicos

El proceso de metalurgia de polvos consta de las siguientes operaciones. 1. Producción de polvos 2. Mezcla 3. Compactación 4. Sinterizado 5. Operaciones de acabado

1. PRODUCCIÓN DE POLVOS METÁLICOS Existen diversos métodos para producir polvos metálicos. La elección depende de los requisitos del producto final. La microestructura, las propiedades de la masa y de la superficie, la pureza química, la porosidad, la forma y distribución del tamaño de las partículas dependen del proceso específico que se usó.

Estas características son importantes, ya que afectan de manera significativa el flujo y la permeabilidad durante la compactación y en las operaciones posteriores de sinterizado.

1.1 Atomización La atomización implica la conversión de un metal fundido en un rocío de pequeñas gotas que se solidifican formando polvos. Hay muchas maneras de crear el rocío de metal fundido como: 1. Atomización por agua 2. Atomización con gas 3. Atomizado centrífugo

El tamaño y la forma de las partículas formadas depende de la temperatura del metal fundido, la rapidez del flujo, el tamaño de la boquilla y las características del chorro.

1.1.1Atomización por agua La fusión que emerge de una tobera se descompone con chorros de agua . El agua produce un lodo de polvo metálico y líquido en el fondo de la cámara de atomización. La forma del polvo resultante es irregular. El agua permite que las partículas se enfríen más rápido y, por ende, velocidades de producción más elevadas. La desventaja de usar agua es la oxidación en la superficie de las partículas.

Se emplea para aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aleaciones de Cu y Ni, y para Sn.

1.1.2 Atomización con gas Se utiliza una corriente de gas a alta velocidad (aire o gas inerte) para atomizar el metal líquido. a) El gas fluye a través de una boquilla de expansión, succionando el metal líquido de la fusión que se encuentra debajo y rociándolo en un recipiente. Las gotas se solidifican en forma de polvo.

b) El metal fundido fluye por gravedad a través de una boquilla y se atomiza inmediatamente por chorros de aire. Los polvos metálicos resultantes, se recolectan en una cámara situada debajo.

Los polvos metálicos tienden a ser esféricos

1.1.3 Atomización centrífuga Existen 2 variaciones: La corriente de metal fundido cae rápidamente sobre un disco o copa giratoria, de manera que las fuerzas centrífugas dividen la corriente de metal fundido y generan partículas.

Se gira con rapidez un electrodo consumible (a casi 15,000 rev/min) dentro de una cámara llena de helio. La fuerza centrífuga divide la punta fundida del electrodo en partículas metálicas.

1.2 Reducción química La reducción química comprende una serie de reacciones químicas que reducen los compuestos metálicos a polvos metálicos elementales. Un proceso común consiste en la liberación de los metales de sus óxidos mediante el uso de agentes reductores como hidrógeno o monóxido de carbono. Los polvos producidos son esponjosos, porosos y tienen formas esféricas o angulares de tamaño uniforme.

Por este método se producen polvos de hierro, de tungsteno y de cobre

1.3 Trituración o pulverización La trituración mecánica comprende la trituración, molido en un molino de bolas, o esmerilado de metales frágiles o menos dúctiles en pequeñas partículas. Un molino de bolas es una máquina con un cilindro hueco giratorio que se llena parcialmente con bolas de acero o de fundición blanca.

1.4 Aleación mecánica. En la aleación mecánica se mezclan polvos de dos o más metales puros en un molino de bolas. Debido al impacto de las bolas duras, los polvos se fracturan y se unen por difusión, formando polvos de aleaciones. La fase dispersa puede producir el reforzamiento de las partículas o proporcionar propiedades eléctricas o magnéticas especiales al polvo.

Clasificación

Polvos Metálicos Polvos elementales: Consisten en un Polvos prealeados: Cada partícula es metal puro y se usan en aplicaciones una aleación que tiene la composición química deseada. Los polvos donde la alta pureza es importante. prealeados se usan cuando la aleación no puede formularse mediante la Se deforman más fácilmente durante mezcla de polvos elementales. el prensado. Los polvos prealeados más comunes Los polvos elementales más comunes son ciertas aleaciones de cobre, acero son de hierro, de aluminio y de cobre. inoxidable y acero de alta velocidad.

2. Combinación y mezclado de polvos Para lograr buenos resultados en la compactación y el sinterizado, los polvos metálicos necesitan homogeneizarse por completo antes del proceso. Combinación: Se refiere al intermezclado de polvos de la misma composición química, pero posiblemente con diferentes tamaños de partícula. Los tamaños diferentes de partículas se combinan frecuentemente para reducir la porosidad. Mezclado Se refiere a la mezcla de polvos de distinta composición química.

2.1 Métodos El mezclado y la combinación se realizan por diferentes medios mecánicos. •Por rotación en tambor •Por rotación en un recipiente de cono doble •Por agitación en un mezclador de tornillo •Por agitación en un mezclador de paletas.

Generalmente se añaden otros ingredientes a los polvos metálicos durante el paso de combinación o mezclado. Estos aditivos son: 1) Lubricantes, como los estearatos de zinc y de aluminio en pequeñas cantidades para reducir la fricción entre las partículas y en las paredes del troquel durante la compactación. 2) Aglutinantes, que se requieren en algunos casos para lograr una resistencia adecuada en las piezas prensadas pero no sinterizadas. 3)

Desfloculantes, que inhiben la aglomeración de los polvos para mejorar sus características de flujo durante el procesamiento subsecuente.

3. Compactación La compactación es el paso en el que se prensan los polvos mezclados para darles diversas formas dentro de las matrices. Los propósitos de la compactación son obtener la forma, densidad y contacto de partícula con partícula necesarios y hacer que la pieza tenga suficiente resistencia para su proceso posterior.

El polvo es introducido en la matriz mediante una zapata de alimentación y el punzón superior desciende hacia el interior de la matriz. Se utilizan y por lo general, el proceso se realiza a temperatura ambiente, aunque puede efectuarse a temperaturas elevadas.

La presión que se aplica en la compactación produce inicialmente un rempaquetamiento de los polvos en un arreglo más eficiente, eliminando los “puentes” que se forman durante el llenado. Al incrementarse la presión, las partículas se deforman plásticamente, ocasionando que el área de contacto interparticular aumente y entren en contacto partículas adicionales..

Esto viene acompañado de una reducción posterior del volumen de los poros

3.1 Procesos diversos de compactado. Laminado. En el laminado de polvo (también conocido como compactación laminar), el polvo metálico se introduce dentro del espacio de laminación en un molino de laminación dúo y se compacta como banda continua a velocidades de hasta 0.5 m/s.

Extrusión.

El polvo se encierra en un contenedor metálico y se extruye en caliente. Después de sinterizarse, las partes preformadas mediante P/M se pueden volver a calentar y forjar en un dado o matriz cerrada para darle su forma final.

Deposición por rocío.

Después de atomizar un metal, se deposita sobre un molde de preforma enfriado, por lo general fabricado con cobre o material cerámico, donde se solidifica. Las partículas metálicas se aglutinan, desarrollando una densidad que normalmente es de más de 99% de la densidad del metal sólido.

4. Sinterizado Después del prensado, el compactado fresco carece de fuerza y resistencia: se desmorona fácilmente al menor esfuerzo. El sinterizado es una operación de tratamiento térmico El sinterizado es el proceso mediante el cual los compactados crudos o en verde se calientan en un horno de atmósfera controlada a cierta temperatura que permitir que se unan (fusionen) las partículas individuales.

Cambios durante el sinterizado de los polvos metálicos.

Equipo El tratamiento térmico consiste en tres pasos realizados en tres cámaras de hornos continuos:

5. Operaciones de acabado Para mejorar más las propiedades de los productos sinterizados mediante la P/M, o para proporcionarles características especiales, se pueden efectuar operaciones adicionales después de la sinterización.

5.1 Maquinado:

para producir diversas características geométricas mediante fresado, taladrado y roscado (para producir orificios roscados).

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5.2 Rectificado: para mejorar la precisión dimensional y el acabado superficial.

• 5.3 Recubrimiento: para mejorar la apariencia y la resistencia al desgaste y a la corrosión.

• 5. 4 Tratamiento térmico: para mejorar la dureza y la resistencia.

Bibliografía. Manufactura, Ingeniería y Tecnología 5 Edición, S. Kalpakjian, S.R Schmid Fundamentos de Manufactura Moderna 3 Edición Groover http://www.gestiondecompras.com/es/productos/metalurgia-de-polvos/met alurgia-de-polvos https://www.google.com.mx/search?q=metalurgia+de+polvos&biw= 1366&bih=643&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0CAYQ_AUoAWoVChMI 3cDb4aLuyAIVQ5keCh3-TQHa#tbm=isch&q=metalurgia+de+polvos+sin terizado&imgrc=8aiNP66OAvHR6M%3A