Es bien sabido que la pulvimetalurgia (PM) es una técnica de fabricación avanzada. La PM forma piezas a partir de polvo metálico, lo que ofrece un alto aprovechamiento del material y altas velocidades de producción.
Hoy en día, se aplican diferentes tipos de procesos de pulvimetalurgia en las industrias automotriz, de motocicletas, médica y aeroespacial.
Echemos un vistazo a la descripción general de estos diferentes procesos de pulvimetalurgia:
- Proceso de pulvimetalurgia convencional Es un método de fabricación rentable para la producción en masa de piezas estructurales de tamaño pequeño y mediano.
- Moldeo por inyección de metal Puede fabricar productos muy pequeños, de alta densidad y con características finas.
- Forja en polvo Combina PM con el proceso de forjado para fabricar productos de alto rendimiento.
- Fabricación aditiva de metales Es ideal para fabricar pequeñas cantidades de piezas con formas complejas, incluso con características huecas.
- Prensado isostático en frío Puede producir formas tridimensionales grandes.
- Prensado isostático en caliente Puede fabricar productos terminados con una densidad del 100%.
- Prensado en caliente Es un proceso de densificación que aplica presión y calor al molde y al material al mismo tiempo.
- Rodamiento de polvo Es adecuado para placas planas de materiales multicapa de bajo costo.
- Formación por pulverización Rocía directamente metal fundido en piezas con forma casi final.
- Sinterización de polvos sueltos is Se utiliza para fabricar filtros sinterizados.
Contenido
Proceso de pulvimetalurgia convencional
La construcción proceso de pulvimetalurgia convencional Consiste en prensar el polvo en piezas verdes mediante una prensa de compactación de polvo. Posteriormente, se sinterizan las piezas verdes para mejorar su densidad, resistencia y otras propiedades mecánicas. Sin embargo, debido a la porosidad inherente de la tecnología de prensado y sinterización, los componentes producidos por un... fabricante de pulvimetalurgia Generalmente se alcanzan densidades inferiores al 95%, a menos que se apliquen operaciones secundarias como infiltración de cobre o prensado isostático en caliente.
Los componentes fabricados mediante procesos de pulvimetalurgia convencionales muestran una calidad constante en todos los lotes de producción, proporcionan claras ventajas de costos en la fabricación de gran volumen y logran un alto uso del material.
| Atributos | Typica |
|---|---|
| Masa del componente (g) | 0.1-10,000 |
| Rugosidad de la superficie (μm) | 2 |
| Grueso de pared (mm) | 2 + |
| Volumen de producción | 2000 + |
| Densidad (%) | 85-90 |
Proceso de moldeo por inyección de metal
Moldeo por inyección de metal Es adecuado para la fabricación de productos pequeños con alta densidad y características finas. Fue desarrollado a partir de moldeo por inyección de cerámica.
El proceso MIM incluye principalmente las siguientes cuatro etapas:
- El aglutinante y el polvo metálico se mezclan uniformemente en una proporción de 40:60 para obtener la materia prima.
- El polvo metálico se funde y se inyecta en el molde mediante la máquina de moldeo por inyección.
- Sus fabricantes pasan el producto sin terminar a través de un horno de calentamiento para eliminar los aglutinantes.
- El producto desengrasado se envía a un horno de sinterización para aumentar la resistencia.
La siguiente tabla muestra algunas características típicas de los productos moldeados por inyección de metal.
| Atributos | Typica |
|---|---|
| Masa del componente (g) | 0.1-10,000 |
| Rugosidad de la superficie (μm) | 2 |
| Grueso de pared (mm) | 2 + |
| Volumen de producción | 2000 + |
| Densidad (%) | 85-90 |
Proceso de forja de polvo
El polvo metálico se prensa hasta obtener la forma deseada, luego se presinteriza o sinteriza y se forja, ya sea en frío o en caliente, según los requisitos. Este proceso se conoce como forja en polvo (PF) o forja por pulvimetalurgiaEl PF puede aumentar la densidad de las piezas sinterizadas hasta un 99 %. Es el método preferido para producir componentes de alta resistencia, como bielas.
Proceso de fabricación aditiva de metales
Fabricación aditiva de metales (MAM) Es la tecnología de conformado de polvo más avanzada, reconocida por su rápida creación de prototipos. El MAM permite producir productos con características complejas que otros procesos no pueden lograr. Además, la fabricación aditiva (FA) no requiere moldes, lo cual resulta muy beneficioso para lotes pequeños.
La mayoría de los procesos de fabricación aditiva de metales siguen estos pasos:
- Primero, extiende una capa de polvo metálico sobre una superficie plana.
- Luego, una impresora 3D de metal funde y sinteriza el polvo en coordenadas específicas utilizando un láser o un haz de electrones.
- Después de completar una capa, se agrega otra capa de polvo encima.
- El haz láser o de electrones continúa sinterizando el polvo según el diseño programado.
- De esta manera el producto se va construyendo capa por capa a partir del polvo.
La norma ASTM F2792 clasifica 7 tipos diferentes de tecnologías de fabricación aditiva:
- Fusión de lecho de polvo
- Chorro de aglutinante
- Deposición de energía dirigida
- Laminación de hojas
- Extrusión de materiales
- Inyección de material
- Fotopolimerización en cuba
Proceso de prensado isostático en frío
Prensado isostático en frío (CIP)Como su nombre indica, es un método de procesamiento de materiales que se realiza a temperatura ambiente. Es adecuado para componentes con una gran relación longitud-ancho, formas complejas o que requieren una densidad uniforme.
Normalmente, se empieza vertiendo polvo metálico en un molde flexible. Para ello, se sumerge el molde en aceite o agua para prensarlo.
El molde está sometido a presión desde todos los lados, por lo que la densidad verde es relativamente uniforme.
En el prensado convencional, el molde es propenso al desgaste. Por lo tanto, suele estar hecho de acero para herramientas o carburo cementado, lo cual resulta costoso.
Por el contrario, los moldes de prensado isostático en frío están hechos de caucho o caucho de poliuretano y son más económicos.
La desventaja del CIP es la dificultad de producir piezas con dimensiones precisas. Si se buscan productos con precisión dimensional, las piezas sinterizadas necesitan... procesamiento secundario.
El prensado isostático en frío se divide en dos tipos de formación: bolsa húmeda y bolsa seca.
Proceso de prensado isostático en caliente
Prensado isostático en caliente (HIP) Es un proceso que somete las piezas a alta temperatura (500-2000°C) y presión isostática (100-200 MPa) en un gas protector (por ejemplo, argón o nitrógeno).
Es posible que sepa que el prensado isostático en caliente produce producto de pulvimetalurgia con densidad completa y sin poros.
Por lo tanto, el HIP se aplica a menudo para densificar piezas moldeadas por inyección y fundiciones de metal.
- Vierta el polvo en un frasco con un espesor de pared de 2-3 mm. Luego, caliéntelo a 300-500 °C y vacíe el contenido.
- Sellar la apertura del frasco con soldadura eléctrica, lo que se llama encapsulación.
- Se coloca el frasco sellado en una cámara de calentamiento para calentarlo y se le pasa argón o nitrógeno para presurizarlo.
- Finalmente, tras retirar el envase mediante mecanizado CNC, se obtiene un producto con una densidad del 100%.
Proceso de prensado en caliente
Prensado en caliente Combina los pasos de prensado y sinterización en uno. En este método, se coloca un polvo en una matriz y se somete simultáneamente a calor y presión. A diferencia del prensado isostático, el prensado en caliente es un prensado uniaxial.
El prensado en caliente se aplica principalmente en la fabricación de herramientas de diamante, materiales de fricción y objetivos de pulverización catódica.
En la mayoría de los casos, el proceso de fabricación de herramientas de diamante es el siguiente:
- Se mezclan polvo de metal y partículas de diamante y se introducen en un molde de grafito.
- Luego se hace pasar una corriente eléctrica a través del molde y el propietario calienta el polvo.
- Cuando se alcanza la temperatura dada, la prensa compacta el polvo en partes verdes.
Además, las partes verdes están estrechamente relacionadas con la presión y la temperatura.
Proceso de laminación de polvo
El laminado es un proceso de fabricación metalúrgica tradicional que se utiliza comúnmente en placa de acero Producción. Aplana las palanquillas de acero pasándolas por rodillos para lograr el espesor deseado.
El laminado se puede utilizar en la industria de la pulvimetalurgia.
Rodamiento de polvo Es una técnica de formación de polvo que convierte el polvo en láminas delgadas al pasarlo a través de rodillos, seguido de sinterización.
A veces, para lograr una mayor densidad, el producto sinterizado se lamina nuevamente en caliente y luego se enfría.
Proceso de conformado por pulverización
Formación por pulverización Es similar al proceso de atomización de gas y es un proceso de forma casi neta.
El metal líquido se fragmenta en finas gotas bajo gas a alta presión. Estas gotas se depositan sobre un sustrato, donde se acumulan gradualmente y finalmente se solidifican.
El conformado por pulverización ofrece varias ventajas:
- El producto terminado tiene una estructura fina, lo que da como resultado buenas propiedades mecánicas.
- Las altas temperaturas de las gotas garantizan una adhesión inmediata al sustrato, evitando la segregación de la superficie.
- La densidad del producto final puede superar el 98%.
- El conformado por pulverización puede producir productos con una forma casi neta en un solo paso, lo que reduce los costos de producción.
- Puede utilizar materiales compuestos para crear productos.
Sin embargo, se limita a las formas de los productos que se pueden fabricar. Entre las más comunes se incluyen palanquillas cilíndricas, placas y tubos huecos.
Sinterización de polvos sueltos
La sinterización de polvo suelto introduce el polvo en un molde de grafito o cerámica y lo vibra para mejorar la densidad e integridad del empaque. Posteriormente, el polvo y el molde se envían juntos al horno de sinterización. Este es el principal método de fabricación de... filtros porosos sinterizados.
