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Preguntas Frecuentes

Descubra cómo funciona la pulvimetalurgia: su historia, flujo de proceso, materiales, tratamientos de superficie y cómo se compara con otros métodos.
Todas las respuestas clave, en un solo lugar.

Proceso de metalurgia de polvos

Producción de polvo Se refiere al proceso de creación de polvos finos de metal o aleación que sirven como materia prima para formar piezas.

Los métodos comunes incluyen la atomización de gas, la atomización de agua, la electrólisis y la reducción.

Aplicar base Es el proceso de mezclar diferentes polvos metálicos con aglutinantes y lubricantes para mejorar la fluidez del polvo, mejorar la compresibilidad y reducir la fuerza de desmoldeo.

Algunos lubricantes comunes incluyen Acrawax, estearato de zinc y estearato de litio.

En la metalurgia de polvos, compactando Es el proceso de aplicar alta presión al polvo de metal dentro de una matriz para darle la forma deseada.

El polvo metálico prensado, conocido como “compacto verde”, se prensa normalmente mediante prensas mecánicas o hidráulicas.

Sinterización por pulvimetalurgia Es un proceso de fabricación en el que los compactos verdes se calientan a una temperatura inferior a su punto de fusión en una atmósfera controlada.

El calor hace que las partículas metálicas se unan, reduciendo la porosidad y aumentando la densidad.

Esta fusión imparte integridad estructural y mejora las propiedades mecánicas del material, dando como resultado un producto final fuerte y duradero…

Guía de Tallas En pulvimetalurgia es una operación secundaria que se realiza en componentes sinterizados para lograr tolerancias más estrictas.

Después de la sinterización, las piezas de metal en polvo pueden sufrir ligeros cambios dimensionales debido a la contracción o distorsión.

El dimensionamiento corrige estas desviaciones volviendo a prensar la pieza sinterizada en la matriz.

Impregnación Rellena los pequeños poros de las piezas sinterizadas con aceite o resina. La impregnación con aceite crea piezas autolubricantes, mientras que la impregnación con resina sella la superficie para mayor resistencia, resistencia a la corrosión o recubrimiento.

Infiltración Es un proceso en el que un metal de bajo punto de fusión, como el cobre, se introduce en los poros de una pieza sinterizada. Esto mejora la densidad, la resistencia y la tenacidad de las piezas.

Atomización Produce polvos metálicos mediante la pulverización de metal fundido con gas o agua. La atomización con gas crea partículas casi esféricas con bajo contenido de oxígeno. La atomización con agua forma polvos irregulares con mayor contenido de oxígeno.

Las piezas sinterizadas adquieren características adicionales o propiedades mecánicas mejoradas y acabado superficial a través de operaciones secundariasLas operaciones secundarias comunes incluyen:

  • Maquinado
  • Guía de Tallas
  • desbarbado
  • Infiltración de cobre

Tecnología de pulvimetalurgia

La pulvimetalurgia es un proceso de forma casi neta que permite la producción de geometrías complejas y características intrincadas.

Proceso de pulvimetalurgia Es un método de conformado de metales que prensa polvos metálicos y sinteriza compactos verdes por debajo de sus puntos de fusión para crear el componente final.

Moldeo por inyección de metal (MIM) es un proceso de fabricación que combina el moldeo por inyección de plástico con la precisión de la pulvimetalurgia convencional.

Se mezclan polvo metálico fino y aglutinantes para crear la materia prima. Esta se moldea posteriormente en una máquina de moldeo por inyección, seguida de desaglomerado y sinterización para obtener el producto final.

Prensado isostático en frío Es un método utilizado para moldear polvos metálicos mediante la aplicación de alta presión desde todas las direcciones a temperatura ambiente. El polvo se coloca en un molde de goma flexible y luego se prensa con un fluido como agua o aceite. 

Esto crea una pieza verde densa y uniforme, que es ideal para formas complejas o tamaños grandes que son difíciles de prensar con métodos convencionales.

Prensado isostático en caliente Es un proceso que aplica simultáneamente alta temperatura (800–1350 °C) y alta presión de gas (100–200 MPa). La presión es uniforme en todas las direcciones, y generalmente se utiliza un gas inerte como el argón.

Este método densifica los polvos metálicos y elimina la porosidad en piezas fundidas o sinterizadas. Mejora la resistencia, la tenacidad y la resistencia a la fatiga, a menudo igualando la calidad del material forjado.

A diferencia de la sinterización convencional, prensado en caliente Aplica simultáneamente alta temperatura (hasta ~2400 °C) y presión uniaxial para compactar el polvo en una matriz calentada. El prensado y la sinterización se realizan en un solo paso.

Alcanza una densidad casi total y una alta resistencia mecánica, ideal para cerámicas, metales duros y compuestos de diamante, aunque mayormente limitado a formas de piezas simples.

La forja de polvo forma piezas comprimiendo una preforma de polvo sinterizado o no sinterizado mediante una prensa de forja. El proceso aumenta la densidad y mejora la resistencia, a menudo hasta en un 99 %.

Proceso de forjado en polvo Combina la precisión de forma de la pulvimetalurgia con la resistencia de la forja; se utiliza comúnmente para piezas como engranajes, ejes y bielas.

En lugar de partir de lingotes, el laminado en polvo utiliza polvo metálico que se alimenta a través de rodillos giratorios para formar finas tiras en verde. Estas tiras se sinterizan, laminan y recocen para mejorar la densidad y las propiedades.

Reduce el consumo de energía, el coste del equipo y el desperdicio de material, lo que lo hace adecuado para compuestos multicapa, filtros porosos y láminas de titanio utilizados en la industria aeroespacial y la electrónica.

El conformado por pulverización transforma una corriente de metal fundido en finas gotas mediante un chorro de gas a alta presión. Las gotas se solidifican en vuelo y caen sobre un colector móvil, formando un tocho denso con una microestructura uniforme.

Formación por pulverización corta la segregación, fabrica barras o anillos con formas casi netas y maneja aleaciones que son difíciles de fundir, como acero de alta velocidad y superaleaciones a base de níquel.

La sinterización de polvo suelto llena un molde con polvo metálico de flujo libre, que posteriormente se sinteriza sin compactación previa. El polvo se aglomera durante el calentamiento para formar una pieza porosa o semidensa.

Se utiliza principalmente para fabricar filtros porosos y formas simples con menos pasos y menores costos de herramientas.

La fabricación aditiva de metales construye piezas capa a capa utilizando polvo metálico y una fuente de calor, como un láser o un haz de electrones. El polvo se funde y solidifica para formar formas precisas.

Permite diseños complejos con menos desperdicio de material y se utiliza para piezas aeroespaciales, médicas e industriales.

Aplicación de la metalurgia de polvos

La pulvimetalurgia es la más utilizada en la industria del automóvil, ofreciendo una solución rentable para la producción en masa de componentes de precisión.

Las aplicaciones comunes incluyen engranajes de metal en polvo, cojinetes sinterizados, ruedas dentadas, rotores y engranajes de bombas de aceite, así como piezas utilizadas en motores y sistemas de transmisión.

La pulvimetalurgia fabrica componentes de precisión para motocicletas, como pistones y válvulas de amortiguadores, engranajes de transmisión como engranajes impulsados ​​y segmentos de tambor de cambio, guías de válvulas, reguladores de árbol de levas y rotores de bombas de aceite.

La pulvimetalurgia se utiliza ampliamente en herramientas eléctricas para crear piezas metálicas duraderas y de precisión. Componentes como engranajes cónicos, bujes, discos de embrague y núcleos de rotor se producen comúnmente mediante pulvimetalurgia para reducir el peso y mejorar la resistencia al desgaste.

Las piezas de pulvimetalurgia se utilizan en muchos electrodomésticos de uso diario donde se necesitan componentes metálicos pequeños y duraderos. Ejemplos típicos incluyen engranajes sinterizados y cojinetes autolubricados en lavadoras, licuadoras y accionamientos de aspiradoras.

La pulvimetalurgia se utiliza para producir discos de turbinas, álabes, insertos de boquillas de combustible, ejes de compresores y bujes de alta resistencia hechos de superaleaciones de níquel y cobalto.

Metalurgia de polvos frente a otros

La pulvimetalurgia produce componentes mediante compactación y sinterización, mientras que el mecanizado elimina material de un bloque sólido para lograr la forma deseada.

La pulvimetalurgia es ideal para grandes cantidades y características complejas e intrincadas, mientras que el mecanizado es más adecuado para dimensiones precisas y lotes más pequeños.

La pulvimetalurgia utiliza polvo metálico como materia prima, mientras que la estampación utiliza láminas metálicas planas.

La pulvimetalurgia es adecuada para la fabricación en grandes volúmenes de piezas con formas complejas, mientras que el estampado es más rápido para producir formas simples en grandes cantidades.

La pulvimetalurgia forma componentes mediante compactación y sinterización a temperaturas inferiores al punto de fusión del metal, mientras que la forja deforma el metal calentado o frío bajo alta presión para lograr los perfiles deseados.

El PM es más adecuado para producir piezas de formas complejas con porosidad controlada, mientras que el forjado es ideal para formas simples que requieren alta resistencia y durabilidad.

Tanto la fundición como la pulvimetalurgia son procesos de forma casi neta que utilizan moldes para dar forma a las materias primas y convertirlas en componentes.

La fundición funde el metal para crear la pieza, mientras que la pulvimetalurgia da forma a la pieza a temperaturas inferiores al punto de fusión del metal.

El moldeo por inyección de metal utiliza polvo fino y moldeo por inyección para fabricar piezas pequeñas y complejas de alta densidad. La pulvimetalurgia prensa el polvo grueso en formas simples y luego lo sinteriza.

MIM ofrece mejores detalles y acabado superficial, mientras que PM es más rentable para piezas más grandes o más simples.

Mezcla en 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 facilitan la reducción de la huella de carbono.

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.

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.

Compactación en pulvimetalurgia

En el proceso de pulvimetalurgia, las presiones de compactación varían según el tipo de metal y las características deseadas de la pieza.

Por ejemplo, los metales más blandos normalmente requieren presiones entre 200 y 400 MPa para garantizar una compactación efectiva.

Los metales más duros, como el acero, exigen presiones más altas, que oscilan entre 400 y 800 MPa.

Para reducir la porosidad, es crucial optimizar la distribución del tamaño de partícula y los parámetros de compactación. El uso de técnicas como la HIP puede mejorar significativamente el proceso de difusión de las partículas metálicas adheridas, reduciendo así la porosidad.

Tomando los datos solo como ejemplo de una máquina compactadora de alta velocidad de 25 toneladas, el producto tiene la forma de un barril redondo:

Máquina compactadora japonesa: 50~60 piezas/min.

Máquina compactadora alemana: 40~55 piezas/min.

Máquina compactadora americana: 40-50 piezas/min.

Máquina compactadora china: 30 ~ 40 piezas/min.

¡Los datos son sólo de referencia!

Sí, si se hace incorrectamente, existe el riesgo de que el molde explote y cause lesiones personales. Pero si se siguen estrictamente las instrucciones de trabajo, este problema puede evitarse.

La clave depende del tamaño de la producción. Los segmentos se dividen generalmente en:

  • 100kg
  • 250kg
  • 500kg
  • 1000kg

Sinterización en pulvimetalurgia

Los hornos de lotes más pequeños pueden gestionar desde unos pocos kilogramos hasta varios cientos de kilogramos de material por ciclo, lo que los hace perfectos para la producción especializada o personalizada.

Por el contrario, los hornos continuos de escala industrial más grandes, como los hornos de cinta transportadora, son capaces de procesar varias toneladas de material en un solo ciclo, lo que los hace adecuados para la producción en masa.

Los hornos de sinterización difieren mucho en longitud dependiendo de su diseño y uso previsto.

Los hornos discontinuos, que generalmente se utilizan para producciones a pequeña escala, suelen medir entre 10 y 30 metros.

Por el contrario, los hornos continuos, destinados a la producción de gran volumen, a menudo se extienden más allá de los 30 metros para permitir un flujo constante de piezas a través de múltiples zonas de calentamiento.

Las velocidades de la cinta en los hornos de sinterización suelen variar entre 100 y 130 mm/min.

Ajustar esta velocidad es fundamental para controlar con precisión los tiempos de sinterización, garantizando que las piezas estén expuestas a las temperaturas necesarias durante el tiempo adecuado.

Esta precisión es esencial para conseguir una densificación óptima y las propiedades mecánicas deseadas de las piezas.

Generalmente, la sinterización produce una superficie más rugosa en las piezas terminadas.

Para obtener una superficie más lisa, a menudo es necesario realizar procesos adicionales después de la sinterización, como mecanizado o rectificado.

Estos pasos ayudan a que las piezas se vean mejor y funcionen de manera más efectiva.

Dimensionamiento en pulvimetalurgia

Los trabajadores manipulan entre 10 y 15 piezas por minuto. En China, el salario mensual promedio de un trabajador oscila entre $550 y $620. El coste de la mano de obra para dimensionar una pieza oscila entre $0.04 y $0.11. Por lo tanto, el dimensionamiento es una forma económica de lograr tolerancias más ajustadas en los componentes.

No.

Las matrices para dimensionar no son las mismas que las utilizadas en la compactación.

Las matrices del proceso de compactación tienen formas más complejas.

Las matrices de dimensionamiento suelen corregir el tamaño de una sola dimensión de la pieza. Están diseñadas específicamente para lograr tolerancias precisas en las piezas.

No.

Las prensas compactadoras operan con mayores tonelajes porque necesitan prensar los polvos metálicos hasta formar una masa densa y coherente.

Las prensas de dimensionamiento realizan pequeños ajustes dimensionales en las piezas, por lo que la fuerza aplicada no necesita ser tan alta.

Moldeo por inyección de metal

El moldeo por inyección de metal es ideal para producir piezas pequeñas y complejas, mientras que la fundición a presión es adecuada para piezas más grandes. Diferencia entre MIM y fundición a presión Está en las materias primas.

El MIM es el proceso de formación de un producto final mediante moldeo por inyección de polvo metálico. La fundición a presión es el proceso de llenar un molde con metal fundido para formar un producto terminado.

El moldeo por inyección de metal y el moldeo por inyección de plástico utilizan materias primas diferentes. El proceso de moldeo por inyección de metal es más complejo y su costo es mayor.

Materiales de PM  y materiales MIM Se producen mediante los mismos procesos. Sin embargo, el PM requiere polvos metálicos más pequeños, de entre 50 y 100 μm, mientras que el moldeo por inyección de metal requiere de entre 2 y 20 μm.

El moldeo por inyección de metal se utiliza ampliamente para producir piezas pequeñas, complejas y de alta resistencia. Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen componentes en servicios dispositivos, electrónica, sistemas automotrices, productos de consumo y armas de fuego.

Es ideal para la producción de gran volumen de piezas detalladas que son difíciles o costosas de mecanizar.

Las piezas MIM normalmente alcanzan una tolerancia estándar de ±0.3% a ±0.5% de la dimensión nominal. 

Sin embargo, las tolerancias reales dependen en gran medida de la geometría de la pieza y se pueden cumplir requisitos más estrictos mediante un mecanizado secundario.

Sí, las piezas MIM se pueden tratar térmicamente y recubrir al igual que los componentes metálicos convencionales.

Pueden someterse a un tratamiento térmico para mejorar la dureza o la resistencia, y se pueden aplicar procesos de enchapado como níquel, cromo u oro para mejorar la resistencia a la corrosión, la conductividad o la apariencia.

Filtro sinterizado

A filtro sinterizado Se fabrica compactando polvo de metal, cerámica o plástico hasta obtener la forma deseada y sinterizándolo para formar una estructura rígida y porosa. Los poros interconectados permiten el paso de fluidos o gases, atrapando partículas sólidas.

Estos filtros porosos están disponibles en forma de disco, tubo o cono y se utilizan en filtración, control de flujo, silenciadores, difusores y respiraderos en diversas industrias.

Debe considerar los siguientes factores: 

  • Clasificaciones de filtración
  • Tamaño de poro
  • Compatibilidad química
  • Temperatura de trabajo
  • Tasa de flujo
  • Calidad de producto
  • Mantenimiento y limpieza

A continuación se muestran algunos métodos de limpieza comunes para filtros sinterizados:

Limpieza ultrasónica
Comience calentando el filtro en un horno protegido con nitrógeno a 380 °C durante dos horas. Luego, colóquelo en un baño ultrasónico durante unos 30 minutos para eliminar los contaminantes finos.

Lavado químico
Este método utiliza una solución de limpieza química para disolver y eliminar las impurezas de la estructura del filtro.

Quema pirolítica
Para los filtros utilizados en entornos de alta temperatura, los contaminantes se pueden eliminar exponiendo el filtro a temperaturas elevadas que queman los residuos.

 

Filtración de superficie
El interior del filtro sinterizado presenta una estructura porosa que bloquea las impurezas más grandes en su superficie, permitiendo que el líquido y las impurezas más pequeñas pasen.

Filtración profunda
Los poros dentro del filtro poroso son tortuosos e interconectados, lo que provoca que las impurezas de partículas más pequeñas se adsorban en las paredes internas de los poros durante el proceso de flujo.

A respiradero Está compuesto de hilos y medios filtrantes que ayudan a los equipos o sistemas neumáticos a extraer gases, mantener el equilibrio de presión y proteger contra el polvo. También reduce el ruido durante la extracción de gases.

Estos respiraderos generalmente están hechos de acero inoxidable, bronce o latón, lo que proporciona una buena resistencia al calor y a la corrosión para un uso a largo plazo.

Recubrimiento metálico

Niquelado Deposita una capa de níquel o su aleación sobre materiales como acero, latón, cobre, ABS o nailon. Mejora propiedades superficiales como la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste y la dureza.

Se utilizan dos métodos principales: la galvanoplastia de níquel, que requiere corriente eléctrica, y el niquelado químico, que utiliza reducción química para lograr una cobertura más uniforme.

Al depositar una fina capa de zinc sobre superficies metálicas, galvanizado Protege componentes como el acero de la corrosión. El zinc actúa como barrera y ánodo de sacrificio.

Se corroe antes que el metal base, lo que ayuda a prolongar la vida útil de la pieza. El zincado se utiliza ampliamente en sujetadores, piezas de automóviles y accesorios eléctricos.

A través de la galvanoplastia, cromado Añade una fina capa de cromo a las piezas metálicas para mejorar la durabilidad y la apariencia de la superficie. También aumenta la resistencia al desgaste y la corrosión.

Esta técnica se utiliza ampliamente en las industrias automotriz, aeroespacial y de herramientas con fines tanto decorativos como funcionales.

Se utiliza para recubrir metales como el acero y el cobre. estañado Forma una fina capa protectora que protege contra la corrosión y facilita la soldadura. Se suele aplicar mediante galvanoplastia.

Este método se utiliza ampliamente en productos electrónicos, contenedores de alimentos y piezas eléctricas debido a su superficie segura, conductora y resistente a la oxidación.

Enchapado de cobre Es el proceso de aplicar una fina capa de cobre a superficies metálicas o plásticas mediante galvanoplastia o métodos químicos. Mejora la conductividad, la soldabilidad y la resistencia a la corrosión.

Este método se utiliza comúnmente en electrónica, placas de circuitos y artículos decorativos, y a menudo sirve como capa base para recubrimientos posteriores como níquel o cromo.

Chapado en plata Es un tratamiento superficial que añade una fina capa de plata a otro metal mediante corriente eléctrica. El objetivo es aumentar la conductividad, mejorar la soldabilidad y proteger contra la corrosión.

A diferencia de las piezas de plata en masa, los componentes enchapados ahorran costos y al mismo tiempo ofrecen beneficios clave, especialmente en aplicaciones electrónicas, aeroespaciales y decorativas.

Dureza

Prueba Brinell mide la dureza de los metales presionando una bola de acero o carburo en la superficie bajo una carga fija y luego calculando la dureza a partir del tamaño de la sangría.

Es adecuado para materiales de grano grueso, como piezas fundidas, forjadas y de pulvimetalurgia, y proporciona una dureza promedio en un área más grande.

La prueba de dureza Rockwell mide la resistencia de un material a la indentación mediante la aplicación de una carga fija y el registro de la profundidad. A diferencia de Brinell o Vickers, proporciona una lectura directa sin medición óptica.

La dureza Vickers mide la resistencia de un material a la deformación presionando un penetrador con forma de diamante en la superficie y midiendo las diagonales de la marca resultante.

La sección Prueba de dureza Vickers Es conocido por su precisión, amplio rango de aplicación y capacidad para medir muestras muy pequeñas o delgadas con alta precisión.

La dureza Knoop se mide presionando un penetrador con forma de diamante sobre una superficie pulida bajo una carga ligera y luego midiendo la diagonal larga de la impresión superficial resultante.

Prueba de dureza Knoop Es ideal para materiales muy delgados, frágiles o recubiertos, como cerámica y vidrio, ya que causa un daño mínimo y permite una evaluación precisa de la dureza.

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