Combinación de polvos, elementos de aleación y lubricantes para determinar las características del producto final. Este proceso se conoce como mezclado.
In fabricación por pulvimetalurgiaLa mezcla juega un papel importante en el establecimiento de características de polvo consistentes para la compactación y sinterización posteriores.
Los propósitos de la mezcla de polvos incluyen:
- Conseguir un tamaño de partícula de polvo uniforme.
- Adición de lubricantes y aglutinantes para mejorar la fluidez de los polvos metálicos y reducir la fricción durante la compactación de la matriz.
- Incorporación de elementos de aleación para mejorar las propiedades específicas de las piezas de pulvimetalurgia.
Contenido
Etapas de la mezcla en pulvimetalurgia
El proceso de mezcla normalmente tiene los siguientes pasos.
Elija polvos metálicos
Elija la materia prima para el proceso de mezcla, incluidos polvos metálicos básicos y elementos de aleación.
Los polvos metálicos son la piedra angular de la proceso de pulvimetalurgia, lo que influye en el rendimiento del componente terminado. Además, los elementos de aleación mejoran directamente la resistencia a la corrosión y la resistencia mecánica de las piezas.
Los metales en polvo más utilizados incluyen:
- Hierro
- Cobre
- Aluminio
- Wolframio
- Acero inoxidable
Los principales elementos de aleación son los siguientes.
- Níquel (Ni)
- Cromo (Cr)
- Molibdeno (Mo)
- Manganeso (Mn)
Por lo general, estos elementos de aleación se añaden al metal fundido durante producción de polvo y luego se atomizan en polvos metálicos, conocidos como polvos prealeados.
Peso y proporción
Luego de seleccionar los polvos, calcule los porcentajes de peso de cada material en función de los requerimientos del producto final.
Aplicar base
Durante el proceso de mezclado, los polvos metálicos se mezclan mediante equipos como mezcladores en V. El objetivo del proceso de mezclado en pulvimetalurgia es obtener polvos metálicos uniformes.
Según las necesidades, puede ajustar la velocidad y la amplitud de oscilación adecuadamente para lograr un mejor efecto de mezcla.
Los mezcladores de pulvimetalurgia cuentan con una entrada y una salida de alimentación para facilitar su operación. Pueden mezclar materias primas desde varios cientos de kilogramos hasta una tonelada a la vez. Normalmente, mezclar 1,000 kg de polvo metálico toma aproximadamente una hora.
El tiempo y la velocidad del proceso de mezclado se controlan cuidadosamente para evitar la desmezcla. Esto ocurre cuando los polvos se separan debido a diferencias de densidad o tamaño de partícula. Además, los polvos metálicos mezclados suelen conservarse durante un máximo de una semana.
Adición de aglutinante y lubricante
Los aglutinantes ofrecen una adhesión esencial entre las partículas. Esto ayuda a que los polvos mezclados se mantengan intactos durante el proceso siguiente. proceso de compactación.
Los principales aglutinantes son los siguientes:
- Alcohol polivinílico (PVA) Es un polímero sintético soluble en agua con excelentes propiedades de adhesión. Posee buenas propiedades de adhesión y es fácil de eliminar tras el calentamiento, dejando mínimos residuos.
- Aglutinantes a base de ceraAl igual que la parafina, puede formar un sólido cuerpo verde. Por ejemplo, el alcohol disuelve la parafina y la mezcla con polvo de carburo de tungsteno. Tras la evaporación del alcohol, la parafina ayuda a aglutinar el polvo de carburo de tungsteno. Además, es fácil de fundir y evaporar.
Los lubricantes reducen la fricción entre las partículas metálicas, lo que facilita el flujo de los polvos al mezclarlos. Esto hace que el proceso de mezclado sea más fluido y eficiente.
- Estearato de zinc Tiene un buen efecto lubricante y es adecuado para piezas estructurales a base de hierro.
- Acrawax Tiene un efecto lubricante menor que el estearato de zinc, pero se puede eliminar completamente mediante presinterización sin dejar ningún residuo.
Prueba de polvos metálicos mixtos
Se examinan los atributos del polvo metálico, como el caudal y la densidad, para garantizar el cumplimiento de las normas.
Las pruebas incluyen principalmente:
Tasa de flujo
El caudal indica la velocidad con la que el polvo fluye a través de un embudo u orificio. Un caudal más alto indica una manipulación más sencilla. Factores como la forma, el tamaño y la textura de las partículas influyen en este valor.
Densidad aparente
Densidad a granel Mide la masa por unidad de volumen del polvo al verterse en un recipiente. Indica la densidad con la que se compacta el polvo. Una mayor densidad aparente indica que el polvo formará partículas más densas y estables.
Tamaño de partícula
El tamaño de las partículas de polvo influye en su mezcla, flujo y compactación. Cuando los tamaños de partícula son similares en toda su longitud, se contribuye a que la mezcla se mantenga uniforme y se garantiza la consistencia del producto final. El análisis del tamaño de partícula utiliza técnicas como el tamizado o la difracción láser para garantizar la consistencia.
Composición química
Contaminantes como el azufre, el fósforo o el oxígeno pueden provocar propiedades mecánicas deficientes y otros defectos. Analice la composición química para evitar defectos.
Los siguientes son los parámetros de varios polvos metálicos.
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Material |
Tasa de flujo
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Densidad aparente |
Tamaño de partícula |
Composición química
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Polvo de cobre |
/ |
3.76 g / cm3 |
45 µm / malla 325 / 0.045 mm
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Cu 99,96% (Al) Aluminio: 0.004% máx. (Cd) Cadmio: 0.001 % máx. (Pb) Plomo: 0.001% máx. |
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Polvo de hierro |
26.3 s/50 g |
2.94 g / cm3 |
140 µm / malla 105 / 0.140 mm |
Carbono (C): 0.004% Azufre (S): 0.0101% Contenido de oxígeno (O): 0.08% Manganeso (Mn): 0.179%
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Polvo de acero inoxidable 316L |
/ |
2.82 g / cm3 |
45 µm / malla 325 / 0.045 mm
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Ot: 0.39 Carbono (C): 0.038% Molibdeno (Mo): 2.90% Silicio (Si): 0.48% Cromo (Cr): 16.00% Níquel (Ni): 13.40% |
Factores que afectan la mezcla en la pulvimetalurgia
Varios factores clave influyen en el proceso de mezcla de la pulvimetalurgia:
Tamaño y distribución del polvo
La distribución uniforme de las partículas promueve una mejor cohesión del polvo, reduce los vacíos y produce una mezcla más equilibrada. Las partículas más pequeñas se mezclan con mayor fluidez, mejorando el flujo y la compactación del polvo. Esto ayuda a que las piezas de metal en polvo alcancen propiedades mecánicas uniformes.
Forma de polvo
Las partículas esféricas se deslizan fácilmente unas sobre otras y se mezclan bien. Su forma lisa reduce la fricción, lo que facilita su movimiento y mezcla.
Por otro lado, las partículas irregulares o angulares son diferentes. Tienden a unirse, formando una unión fuerte que fortalece el producto final. Sin embargo, estas formas irregulares también pueden dificultar la mezcla, causando una mezcla desigual.
Equipo principal de mezcla de polvos
Batidora de vaso
Un mezclador de vaso cuenta con un recipiente cilíndrico que gira sobre una plataforma. Su interior liso evita que los polvos se peguen y garantiza una mezcla uniforme. Es suave y perfecto para mezclar polvos metálicos finos sin dañarlos.
Mezclador de doble cono
Este mezclador tiene dos secciones cónicas unidas en sus bases, formando un diamante. Gira horizontalmente sobre su eje. Este diseño es ideal para mezclar polvos de diferentes tamaños y densidades. Por lo tanto, es eficaz para crear mezclas uniformes y evitar la separación.
Mezclador V
El mezclador en V tiene una cámara en forma de V que gira sobre un eje horizontal. Esta forma permite que los polvos se deslicen y se mezclen. Este movimiento ayuda a distribuir los polvos uniformemente y evita la formación de grumos.
Licuadora de cinta
Tiene un canal en forma de U con dos aspas en forma de cinta que giran en direcciones opuestas, lo que garantiza una distribución equilibrada de los polvos. Las aspas empujan los polvos de un lado a otro, mezclándolos a lo largo del canal. Este diseño es eficaz para lotes grandes, ya que minimiza la segregación.
Mezclador planetario
Los mezcladores planetarios cuentan con una pala central que gira sobre su eje mientras orbita el recipiente. Este doble movimiento garantiza una mezcla uniforme y evita la segregación, creando una mezcla homogénea. El mezclador también garantiza que los polvos lleguen a todas las áreas del recipiente, reduciendo así la mezcla irregular.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre mezclar y combinar en pulvimetalurgia?
La mezcla hace girar suavemente polvos metálicos similares de diferentes lotes o cortes de tamaño para igualar la química, el flujo y la distribución de partículas sin agregar lubricantes o polvos de aleación.
La mezcla combina polvos diferentes e introduce lubricantes o aglutinantes para que cada partícula lleve la formulación completa necesaria para la compactación o el moldeo.
¿Es ecológico el proceso de mezcla de pulvimetalurgia?
El proceso de mezcla pulvimetalúrgica beneficia el medio ambiente en varios aspectos. Utiliza materiales reciclables y biodegradables, lo que ayuda a minimizar el daño ambiental.
Además, el uso de técnicas de mezcla que desperdician menos y mezcladores energéticamente eficientes facilita la reducción de la huella de carbono.
¿El proceso de mezcla de pulvimetalurgia requiere un espacio separado?
Sí, la mezcla de pulvimetalurgia
Necesita un espacio separado. El polvo puede propagarse y perjudicar la calidad del aire, por lo que es importante contar con un área específica.
Este espacio debe incluir equipos de purificación de aire y eliminación de polvo para reducir el impacto ambiental. Además, este proceso es una preocupación clave para la Oficina de Protección Ambiental de China.
¿El proceso de mezcla de pulvimetalurgia causará daños físicos a los trabajadores?
Sí, manipular polvos metálicos puede ser perjudicial. Inhalar el polvo fino puede causar problemas pulmonares. Además, los polvos pueden irritar la piel o provocar alergias. Por eso es importante usar mascarillas y guantes. Es igualmente importante mantener el lugar de trabajo bien ventilado para proteger la salud de los trabajadores.