METALURGIA DO PÓ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ EME 53 – TECNOLOGIA DA FABRICAÇÃO I PROFESSOR EDMILSON OTONI CORREA METALURGIA DO PÓ

Introdução O que é? Metalurgia do pó é o processo de manufatura de peças metálicas utilizando pós metálicos, não-metálicos e cerâmicos, sem recorrer-se à fusão, mas apenas pelo emprego de pressão e calor.

Etapas do Processo

Matéria Prima Tipos: Fabricação: Características: Manuseio -Pós metálicos, de ligas metálicas e não-metálicos, Fabricação: - Moagem - se obtém partículas na forma angular; - Atomização – se obtém partículas na forma de gotas; - Redução – se obtém partículas na forma de esponjosa irregular; - Eletrólise - se obtém partículas na forma dentrítica. Características: -porosidade -compressibilidade: -tamanho da partícula -distribuição do tamanho: -estrutura da partícula: Manuseio

Atomização horizontal Fabricação dos pós Atomização Parâmetros: -espessura do filete, pressão da água, ar ou gás, geometria do conjunto de pulverização e o tipo de atomização Atomização a Gás Atomização vertical Atomização horizontal

Atomização

Manuseio - Embalagem: Feita em tambores, sacaria ou big-bag. - Transporte: Proteção contra intempéries e maresia. - Armazenagem: Manter em local seco e com a embalagem sempre fechada

Mistura Homogeneidade Moinhos de bola, misturadores de pás

Compactação Imagem cedida por Dorst Press e Qualisinter

Simples ação: Dupla ação: Linha neutra deslocada para baixo Linha neutra centralizada

Punção superior matriz Linha Neutra Macho Punções inferiores

Densidade  Propriedades Carbono  Características Matéria Prima Densidade  Propriedades Carbono  Características

Filmes cedidos por Qualisinter

Compactação - Ferramental Acabamento polido em todas as superfícies que terão contato com o pó. Tolerâncias de montagem milesimais entre os componentes. Alta resistência ao desgaste e alta tenacidade. Prensas com grande precisão dimensional.

Etapa responsável por: Sinterização Etapa responsável por: - Retirar o lubrificante (utilizado na etapa de compactação). -Ligação atômica das partículas vizinhas -Definir a micro-estrutura do material. Condições controladas: -Tempo -Temperatura -Atmosfera do forno

Sinterização - Forno Contínuo Alimentação

Sinterização: Resfriamento: Pré Aquecimento: 500 - 800°C O lubrificante é retirado da peça Sinterização: Bronze: 780 - 840°C Aço: 1050 - 1150°C Ligação metalurgica das partículas de pó Resfriamento: A micro-estrutura do material é formada

Sinterização - Equipamento Forno Batch Utiliza-se nesta etapa um forno com atmosfera controlada ou vácuo. Forno contínuo Imagem cedida por Qualisinter e Daniel Rodrigues - IPT

Sinterização por fase sólida: A temperatura promove a união das partículas do pó por difusão. Isto ocorre a temperaturas abaixo do ponto de fusão do material, porém suficiente para criar um “pescoço” de ligação entre as partículas de pó. Sinterização por fase líquida: Outra maneira de sinterizar-se o material é utilizando-se dois materiais com ponto de fusão diferentes. O material com menor ponto de fusão se liquefaz e interconecta a partícula do outro pó.

WC-Co

Etapas Complementares

Calibragem ou Recompactação Proporcionar as tolerâncias dimensionais definitivas Melhorar as características físicas e mecânicas Melhorar o acabamento superficial FILME Para iniciar o filme, clique APENAS UMA VEZ sobre a imagem e aguarde (até 10 segundos)

Impregnação Consiste no preenchimento dos poros da peça com óleo. Bucha Autobrificante antes da impregnação: - 70% de material metálico - 30% de poros vazios (valores aproximados) Impregnação: A peça é submetida ao vácuo e à pressão, dentro de um recipiente com óleo aquecido Bucha após a impregnação: - 70% de material metálico - 20% de poros com óleo - 10% de poros vazio ** (valores aproximados) Ação da capilaridade -Infiltração metálica

Acabamentos Usinagem Tratamentos Superficiais Tratamentos Térmicos

Tratamentos Superficiais Ferroxidação (Steam treatment) - Vedar a porosidade do sinterizado em aplicações onde seja exigida a estanqueidade. - Aumentar a dureza superficial da peça para aplicações de desgaste - é um óxido extremamente duro - 1000HV 0.005. - Melhorar a resistência à oxidação. - Efeito estético: Melhorar a aparência da peça. Galvanização / Zincagem - Protege a peça contra oxidação

Níquel Químico Níquel Eletrolítico Possui baixo coeficiente de atrito Após o processo de envelhecimento, a camada fica extremamente dura (acima de 1100HV 0.1) Possui baixo coeficiente de atrito Protege a peça contra oxidação Níquel Eletrolítico Efeito estético: Melhorar a aparência da peça. Proteção anticorrosiva, porém inferior ao níquel químico

CUIDADO!!! Tratamentos Térmicos Têmpera e Revenimento Cementação Nitretação CUIDADO!!! Endurecimento Total da Peça

Vantagens da Metalurgia do Pó -Bom desempenho em aplicações críticas de longa duração. -Permite as mais variadas combinações de elementos químicos. -Controle da porosidade. -Formas intrincadas, com tolerâncias dimensionais fechadas. -produz peças com características físicas e estruturais impossíveis de ser obtidas por outros processos

Desvantagens da Metalurgia do Pó -Propriedades mecânicas inferiores (comparada com a fundida ou forjada) -Segurança/Ambiente de trabalho (pós finos) -Alto custo do ferramental - Restrições no projeto da peça -Variação de densidade x variação de propriedades -Tamanho da peça limitada devido a potência de compactação -Produz porosidade residual

Custo comparativo: Metalurgia do Pó x Usinagem

Aplicações

Exemplos

DICAS DE PROJETO

Recomendação Peças de geometria complexa; Peças pequenas; Alto volume de produção;