GRUPO SETORIAL DE M/P.

Apresentação em tema: "GRUPO SETORIAL DE M/P."— Transcrição da apresentação:

1 GRUPO SETORIAL DE M/P

2 PROGRAMA 09:00 Metalurgia do Pó – Processo, Aspectos Ambientais, Propriedades e Viabilidade Marco A. T. Pallini - Metaldyne 09:45 Mercado, Aplicações e Estudos de Casos Lucio Salgado - Metallum 10:30 Coffee Break 11:00 Tendências da Metalurgia do Pó na indústria Automotiva Ricardo Takeo Kuwabara – Mitsubishi Motors 11:45 A inovação dos materiais magnéticos moles na indústria automotiva Henrique Lopes – Höganäs Brasil 12:30 Debates

3 Marco A. T. Pallini - Metaldyne
METALURGIA DO PÓ – PROCESSO, ASPECTOS AMBIENTAIS, PROPRIEDADES E VIABILIDADE Marco A. T. Pallini - Metaldyne

4 Um total de 24 metais foram descobertos até 1.600
História do uso dos metais Em anos eram usados apenas 12 metais M/P ~1.925 FERRO COBRE CHUMBO MERCÚRIO 6000 AC 5000 AC 4000 AC 3000 AC 2000 AC 1000 AC 1 1000 2000 1000 1500 2000 Um total de 24 metais foram descobertos até 1.600 OURO PRATA ESTANHO

5 Menor Custo PORQUE ESCOLHER A METALURGIA DO PÓ COMO PROCESSO?
Tolerância dimensional Near net shape Acabamento superficial Otimiza o uso do material Menor Custo Ambientalmente correto Flexibilidade de ligas Capabilidade de Processo Redução de peso Redução/eliminação de usinagem

6 Forças Motrizes Globais:
REQUISITOS DO CONSUMIDOR: ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL, REDUÇÃO DE EMISSÕES, E REDUÇÃO DO CONSUMO ENERGÉTICO. Legislações governamentais Selo verde / Amigo do ambiente Variações no preço do petróleo & Instabilidades Forças Motrizes Globais: Aumento de preço do petróleo; Aumento de instabilidades na região dos países produtores de petróleo; Aumento do consumo global (BRIC); Políticas de energia e emissões (USA-E10, E85, B20, EURO 5); Legislações governamentais; Meio ambiente (Global warming); Preferências do consumidor (eficiência). O SINTERIZADO CONTRIBUI PARA A SATISFAÇÃO DO CONSUMIDOR! Necessidades do usuário final

7 LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA)
Técnica para análise dos aspectos e impactos ambientais associados ao ciclo de vida de um produto, processo ou serviço. Produção da matéria-prima Produção do produto Fim da vida Período de vida Reciclagem Montagem e uso

8 COMPARAÇÃO ENTRE IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS POR AÇOS SINTERIZADOS E CONVENCIONAIS
Influência no Impacto Ambiental

9 COMPARAÇÃO DO USO DE MATÉRIA PRIMA E ENERGIA ENTRE PROCESSOS CONCORRENTES

10 PROCESSO ECOLOGICAMENTE CORRETO!
Produção da matéria-prima Fabricação do produto Fim da vida Período de vida Reciclagem Montagem e uso PROCESSO ECOLOGICAMENTE CORRETO! Influência no Impacto Ambiental LCA é uma técnica de análise de todos os impactos ambientais em todos os passos da vida de um material. Fonte: LCA of Powder Metallurgy, Jan Tengzelius – Höganäs AB

11 ETAPAS DO PROCESSO DA METALURGIA DO PÓ
Microestrutura Composição Química Rota de Fabricação Tamanho Forma Empacotamento MISTURA DE PÓS EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO Compactação (C, WC, WDC, HIP) Laminação Extrusão Injeção Aspersão Sinterização (C, SH, HTS) Forjamento ETAPAS DO PROCESSO DA METALURGIA DO PÓ PROCESSAMENTO ENSAIOS Densidade Dutilidade Magnetismo Resistência Condutividade Microestrutura PROPRIEDADES

12 COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO ENTRE DIVERSOS MATERIAIS
FERRAMENTAS AÇOS CONVENCIONAIS SINTERIZADO FORJAD0 AUMENTO DO DESEMPENHO MECÂNICO MIM COMPONENTES DE ALTA RESISTÊNCIA (2C2S / WDC / WC / SH) METALURGIA DO PÓ CONVENCIONAL (CS) MANCAIS FILTROS O DESEMPENHO TEM LIGAÇÃO DIRETA COM A DENSIDADE ALUMÍNIO AUMENTO DA DENSIDADE PLÁSTICO

13 LIMPADORES DE PARABRISA
COMPONENTES DE AÇO EM GERAL DIREÇÃO MOTORES -Armações do air bag -Induzido e estatores de motores elétricos -Placa base da válvula EGR -Pinhões do levantador de vidros - Arruela do EGR -Núcleo da válvula EGR -Carcaça da válvula EGR -Carcaça do sistema cruise control -Anéis controladores de fluxo de ar condicionado -Colar da coluna de direção -Engrenagem da coluna de direção -Placa terminal -Alavanca de regulagem da altura do volante -Tampa do mancal de rolamento -Corpo da válvula tampa -Pinhões do planetário (motor de partida) -Sapata polar (motor de partida) -Núcleos magnéticos para bobinas de ignição -Placa de controle de emissões -Buchas para balancins -Engrenagens VVT -Tampa do eixo de comando das válvulas -Carcaça de válvulas de injeção de combustível -Espaçador de injetores de combustível -Núcleo magnético -Chave magnética (motor de partida) -Buchas e placas para ventiladores (sistema de arrefecimento) -Bielas -Mancais de girabrequim e eixo de comando de válvulas -Sensores de fase cames -Guia e assento de válvula ASSENTOS -Alavancas de ajuste -Lingüetas da trava -Mecanismo reclinagem espaçadores FREIOS -Anéis sensores ABS -Porca de ajuste -Ajustadores -Trava de freio – cilindro mestre -Pistões -Insertos do induzido -Estatores -Induzidos -Acionadores -Carcaça de engrenagens TRANSMISSÃO SUSPENSÃO LIMPADORES DE PARABRISA -Anéis sincronizadores -Chavetas de retenção -Cubo conversor de torque -Pinhões -Engrenagem planetária -Polia dentada de tração -Trava de estacionamento -Guia da haste -Válvula de compressão -Cilindros -Pistões -Espaçadores -Placa de orifícios -Acionamento -Trava excêntrica -Retentores

14 FLUXOGRAMA DE PROCESSO – COMPACTAÇÃO CONVENCIONAL

15 ATOMIZAÇÃO COM ÁGUA (+ USADO)
Variáveis: j Temperatura de fusão Água alta pressão Pressão da água Ângulo de incidência Distância de impacto Diâmetro do filete Pó atomizado (“Preto”)

16 - Aditivos e lubrificantes :
TIPOS DE PÓS MAIS USADOS NA FABRICAÇÃO DE PEÇAS ESTRUTURAIS E BUCHAS AUTOLUBRIFICANTES - Pós base: - Aditivos e lubrificantes : Carbono Cobre Estearatos Ceras MnS Níquel Molibdênio Estanho Ferro Cobre Bronze Latão Inox

17 TIPOS DE COMPACTAÇÃO

18 EXEMPLO DE COMPACTAÇÃO

19 COMPACTAÇÃO DE PEÇAS: Enchimento Compactação Extração

20 COMPACTAÇÃO À MORNO

21 SINTER FORJAMENTO Compactação da pré-forma  80% da DT
Pré Sinterização  C Resfriamento Aquecimento por indução Forjamento  C Resfriamento sob atmosfera controlada

22 MOLDAGEM POR INJEÇÃO

23 SINTERIZAÇÃO EM FORNO CONTÍNUO
Pré Aquecimento: 500 – 800ºC O lubrificante é retirado da peça Eliminação de óxidos da mistura Sinterização: Bronze : 780 – 840º C Aço: 1050 – 1150º C Ligação metalúrgica das partículas Resfriamento : A micro-estrutura do material é formada

24 SINTERIZAÇÃO EM FORNO CONTÍNUO

25 MECANISMOS DE SINTERIZAÇÃO
SINTERIZAÇÃO POR FASE SÓLIDA: “Pescoço” de ligação entre as partículas de Pó SINTERIZAÇÃO POR FASE LÍQUIDA: O material com menor ponto de fusão se liquefaz e interconecta a partícula do outro Pó.

26 EXEMPLOS DE USO DE SINTERIZADOS E SUA CLASSIFICAÇÃO NO MERCADO
TECNOLOGIA OU DESEMPENHO (7%) “ENGINEERED COMMODITIES” (33%) COMMODITY SATURADO (60%) Bielas Planetários Polias/Sincr. Suspensão Carcaças EGR/Solen. NECESSIDADES, MERCADO/CLIENTES MBC Engr. Transf. Flange Comp. Direção Pinhões Pivos Tecnologia: Large parts requiring over 800 tons to mold* High temp sintering Proprietary High Density Material (MIP, PUF, etc) Steep angle Helical Gears Surface densification (Transmission Sprockets) Heavily machined parts (Main Bearing Caps & Carriers) Light Assemblies (Carriers with pinions, Cam Caps with bolts, etc.) Green Machining (VCT’s) Tight Tolerances without machining Engineered: Parts requiring between tons to mold* Medium Density parts that have been in P/M manufacturing for over 10 years Timing sprockets & Pulleys, 2-Bolt Main Bearing Caps, Transfer Case Sprockets, Shock Absorber Parts, Ball Joint bushings, Power Steering Pump parts, EGR components, Pump Parts, Gerotors, Valve Guides, DP/DS Cam Lobes, Valve Guides & Seats. Commodities: Parts requiring under 100 tons to mold* Medium to low density parts that do not have any challenging features Bushings, Spacers, Low Quality Gears & Chain Sprockets, Tone Wheels, Filters, Magnets (45P), Brackets, shock absorber components (Some of them) , Compressor components Outros produtos Variador Fase Borrifador AnéisSensores Cubos Convertidos de fundidos ou usinados Produtos Engenheirados Fabricados sob desenho

27 ALGUMAS INFORMAÇÕES SOBRE DESIGN PARA VIABILIZAR A FABRICAÇÃO DE UM SINTERIZADO

28 DICAS BÁSICAS DE PROJETO DE UMA PEÇA SINTERIZADA
Todos detalhes da peça que estão no sentido da moldagem podem ser fabricados; Existirá uma variação de densidade ao longo da peça, de acordo com o processo de prensagem escolhido, conforme já mostrado. Imagem cedida por Metaldyne

29 TOLERÂNCIAS DE DIÂMETROS:

30 TOLERÂNCIAS DE PERPENDICULARIDADE:

31 TOLERÂNCIAS DE CONCENTRICIDADE:

32 TOLERÂNCIAS DE PLANICIDADE:

33 Peças com vários degraus demandam punções múltiplos
Matriz Punção 1 Puncão 2 Puncão 3 Macho Peça Este tipo de ferrramental normalmente é caro! The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

34 TOLERÂNCIAS DE ALTURA:
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

35 TOLERÂNCIAS PARALELISMO:
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

36 Múltiplos degraus com matriz com projeção (Shelf Die)
Matriz com ombro 1,5 mm mínimo! Este tipo de ferramental é mais econômico que o anterior, porém dificulta o controle da densidade ao longo da peça The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

37 Dicas de Projeto: Cantos vivos e raios
Vista de topo Possível Preferível The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

38 Dicas de Projeto: Chanfros de M/P
Punção Peça 30° a 45°  W mín. = 0,125 mm W típico = 0,250 mm H Canto vivo na ferramenta causa quebra prematura! The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

39 Dicas de Projeto: Raios / Acabamentos
Puncão R Esta parede fina no punção vai fraturar rapidamente em serviço! 0,25 mm típico Evite Preferível A linha de junção pode ser eliminada por tamboreamento posterior, caso necessário The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

40 Dicas de Projeto: furo cego
Evite Preferível The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

41 Dicas de Projeto: Rebaixos
Deve ser usinado Evite Preferível The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

42 Dicas de Projeto: Saídas / Conicidade
2º min 7º min Evite Preferível Se possível, colocar raios The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

43 COMPARAÇÃO ENTRE O SINTERIZADO E OUTROS PROCESSOS

44 SELEÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA, TIPO DE PÓS, E SISTEMA DE MISTURA

45 M/P COMPARADA COM OUTROS PROCESSOS: RESISTÊNCIA MECÂNICA
AÇOS RÁPIDOS SINTERIZADOS AÇOS SINTERIZADOS FORJADOS AÇOS FORJADOS AÇOS USINADOS AÇOS SINTERIZADOS FERRO FUNDIDO NODULAR LIGAS FUNDIDAS DE COBRE FERRO FUNDIDO CINZENTO LIGAS FUNDIDAS DE ALUMINIO LIGAS FUNDIDAS DE ZINCO PLÁSTICO MOLDADO POR INJEÇÃO MPa

46 M/P Comparada a outros processos
Sinterizados Usinados Forjados Estampados Plásticos Alta Média Baixa Muito Pobre Pobre Boa Muito boa Resistência Tolerâncias Fundidos

47 RESISTÊNCIA AÇOS SINTERIZADOS x CONVENCIONAIS
Densidade-g/cc Sinterizado 6, , , , , , , , ,8 Trabalhado 150 1500 1200 1050 900 750 600 450 300 Fe Fe-C; Fe-Cu-C Fe-Ni-Cu-C Fe-P-Cu; Fe-P Fe-C-Cu / Fe-Mo-C (hardened) Fe-Ni-Cu-Mo Fe-Cr-Mo Fe-C-Ni-Cu-Mo Fe-C-Cr-Mo Fe-C-Ni-Cu (hardened) FoFo Cinzento FoFo Nodular Aço Carbono Aço Liga Aço Rápido 1350 Resistência à Tração - MPa

48 M/P Comparada a outros processos

49 NORMAS RELACIONADAS À M/P
As normas para materiais sinterizados contém informações necessárias para fabricação e caracterização do produto, quais sejam: Composição química do material: %Ferro, %Cobre, % Carbono... Propriedades físicas: Densidade, condutibilidade elétrica, … Propriedades mecânicas: Dureza, resistência à ruptura, resistência ao impacto, alongamento, resistência à fadiga, ... Propriedades magnéticas: Força coerciva, Indução magnética, Permeabilidade magnética, …

50 NORMAS RELACIONADAS À M/P
MPIF – EUA (é a norma mais utilizada atualmente) SAE - EUA ASTM - EUA DIN (SINT) - Alemanha JIS - (Japão ) BS - (Grã Bretanha) ISO - (Internacional) EN - (Comunidade Européia)

51 COMPOSIÇÃO QUÍMICA Fonte: MPIF

52 PROPRIEDADES MECÂNICAS
VALORES SÃO EXPRESSOS COMO “MÍNIMO”. DUREZA E DENSIDADE DEVERIAM SER DISCUTIDOS E ACORDADOS ENTRE CLIENTE E FORNECEDOR. Fonte: MPIF

53 Norma MPIF35 USINABILIDADE, PROPRIEDADES DE FADIGA DE CONTATO, PROPRIEDADES APÓS FERROX, ETC.... Fonte: MPIF

54 PERGUNTAS SERÃO RESPONDIDAS ANTES DO INTERVALO PARA O CAFÉ
MUITO OBRIGADO!!! PERGUNTAS SERÃO RESPONDIDAS ANTES DO INTERVALO PARA O CAFÉ

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57 Produz peças com excelente acabamento superficial;
VANTAGENS NO USO DA M/P Um componente sinterizado com qualidade comparável a um fundido ou trabalhado normalmente é mais barato que estes. M/P tipicamente usa mais de 97% da matéria prima original na peça acabada; Produz peças com excelente acabamento superficial; M/P é adequada a componentes com médio/alto volumes de consumo Permite formas intrincadas, com tolerâncias dimensionais fechadas;

58 VANTAGENS NO USO DA M/P Apresenta consistência de processo (alto Cpk), e consequentemente baixo índice de refugos; Permite as mais variadas combinações de ligas e consequentemente microestruturas; Provê controle da porosidade, adequada para aplicações como filtros até componentes com densidade teórica da liga; Habilidade de formar conjuntos utilizando peças sinterizadas com formas e/ou composições diferentes. Produz formas complexas que seriam impossíveis ou impraticáveis por outro processo de transformação mecânica.

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60 Etapas do Processo Mistura
- Feita com base na especificação do material definido para peça. - Os componentes da mistura, todos na forma de pó, são pesados e colocados no misturador de forma a obter uma mistura homogênea. - Adiciona-se também um pó lubrificante necessário na etapa de compactação. Este pó evita que o ferramental seja desgastado e facilita a compactação e a extração da peça.

61 Misturadores Duplo - Cone “Y” Os modelos mais usados são:

62 Compactação Isostática

63 Conformação por Spray