El metal sinterizado es ampliamente reconocido como un método de fabricación ecológico, que produce componentes de precisión a partir de polvos metálicos con un desperdicio mínimo de material.
A diferencia de los procesos tradicionales, como la fundición o el mecanizado, la sinterización produce piezas con una forma casi final que a menudo requieren poco o ningún procesamiento posterior.
Estos productos de metal sinterizado se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde sistemas automotrices y maquinaria industrial hasta dispositivos médicos y productos de consumo. En este artículo, aprenderá qué es el metal sinterizado, cómo se fabrica y dónde se utiliza.
Contenido
¿Qué es un producto de metal sinterizado?
Sus fabricantes fabrican piezas de pulvimetalurgia compactando polvos metálicos y sinterizándolos (calentándolos) para unir las partículas sin fundirlas. Los productos metálicos sinterizados incluyen piezas estructurales sinterizadas, casquillos metálicos sinterizados, filtros sinterizados, cerámica sinterizada y piezas MIM.
Materiales metálicos sinterizados
Sus Preguntas materiales metálicos sinterizados Incluyen hierro, cobre, acero inoxidable, titanio, etc.
Hierro sinterizado
El hierro es rentable, ofrece fuertes propiedades mecánicas y magnéticas y se utiliza comúnmente en componentes estructurales.
Acero inoxidable sinterizado
acero inoxidable sinterizado Ofrece una excelente resistencia a la corrosión gracias a su alto contenido de cromo. Los tipos más comunes son las series 300 y 400.
Cobre sinterizado
El cobre sinterizado y sus aleaciones presentan buena resistencia a la corrosión, además de una excelente conductividad eléctrica y térmica. El cobre sinterizado se emplea a menudo para fabricar cojinetes sinterizados autolubricantes.
Níquel sinterizado
Es posible que vea elementos de níquel en piezas de motores aeroespaciales debido a su fuerte resistencia a las altas temperaturas y la corrosión.
Titanio sinterizado
El titanio y las aleaciones de titanio son livianos, biocompatibles y proporcionan una resistencia excepcional y resistencia a la corrosión.
Antes y durante el proceso de sinterización de polvo metálico
Comprender el proceso de pulvimetalurgia le ofrecerá información sobre el proceso de sinterización.
Mezcla
Para aumentar la fuerza de unión entre los polvos, mezclamos uniformemente el polvo metálico con aglutinantes.
Compactación
Los polvos metálicos sueltos se prensan a alta presión (comúnmente entre 400 y 800 MPa) para dar forma a los productos finales. Sin embargo, en esta etapa, la unión entre las partículas de polvo es débil, con una resistencia a la flexión de tan solo unos 15 MPa, comparable a la de la tiza. El metal en polvo prensado, llamado "compacto verde", debe sinterizarse para lograr las propiedades mecánicas y físicas deseadas.
sinterización
sinterización Se divide en tres etapas principales:
Pre sinterización
El objetivo principal de este proceso es eliminar los aglutinantes del compacto verde para evitar que obstaculicen la unión y densificación de los polvos.
Otra es reducir los óxidos en la superficie del polvo metálico.
La presinterización suele realizarse en la primera fila del horno de sinterización continua. Además, en esta etapa, la temperatura de presinterización suele estar entre 500 y 900 °C.
Sinterización de alta temperatura
En pocas palabras, la sinterización es el movimiento atómico de partículas de polvo a altas temperaturas, lo que acorta la distancia entre los polvos y reduce el área de la superficie.
Durante la sinterización a alta temperatura, las partículas de polvo se acercan, la densidad de la pieza aumenta y las propiedades mecánicas mejoran.
Enfriamiento
Las piezas de PM sinterizadas deben enfriarse lentamente desde las temperaturas de sinterización hasta por debajo de los 100 °C para aliviar el estrés térmico y evitar defectos por enfriamiento rápido.
Beneficios de la sinterización
Los pcarts de metal sinterizado tienen las siguientes ventajas significativas.
Forma cercana a la red
Los productos de metal en polvo pueden alcanzar formas complejas, como dientes y estrías, directamente a través de la compactación de la matriz sin mecanizado CNC secundario.
Alta precisión dimensional
La tolerancia dimensional de las piezas metálicas sinterizadas normalmente varía de IT8 a IT9, y puede mejorar a IT5 o IT7 después proceso de dimensionamiento.
Propiedades autolubricantes
Después de la sinterización, las piezas de metal en polvo tienen poros interconectados que pueden impregnarse con aceite, lo que les confiere propiedades autolubricantes. Casquillos sinterizados autolubricantes y los rodamientos son ejemplos típicos.
Tecnología verde
El proceso de pulvimetalurgia se reconoce como un proceso de fabricación ecológico y sostenible, con una tasa de utilización de material superior al 95% y un bajo consumo de energía.
Aplicaciones del metal sinterizado
Las piezas PM se utilizan ampliamente en diversas industrias, como automóviles, motocicletas, electrodomésticos, herramientas eléctricas, etc.
Motocicleta
También podrías encontrar algunos piezas del amortiguador, como válvulas, pistones y guías en motocicletas, fabricados mediante sinterización.
Automóvil
Los automóviles son el mayor mercado de aplicación para piezas metálicas sinterizadas.
Guías de válvulas
Guías de válvula Mantienen la alineación correcta de las válvulas dentro de la cámara de combustión, lo que permite un movimiento vertical suave. Además, transfieren calor desde los vástagos de las válvulas a la culata para disiparlo.
Tapa del cojinete principal
La tapa del cojinete principal, también conocida como tapa del cigüeñal, sostiene el cigüeñal, facilitando una rotación suave y distribuyendo las cargas generadas por la combustión del motor por todo el bloque del motor.
Piñón del cigüeñal
Piñón del cigüeñal Es un engranaje que conecta el cigüeñal a la cadena o correa de distribución, manteniendo sincronizados ambos árboles de levas. Esto es fundamental para que las válvulas de admisión y escape abran y cierren a intervalos adecuados.
Pieza sincronizadora
Engranajes de metal en polvo En las transmisiones tienen alta precisión de dientes y resistencia al desgaste, proporcionando una transmisión de torque suave y confiable.
Fabricamos piezas sinterizadas para sincronizadores, entre ellas:
- Centro sincronizador
- Anillo de bloqueo del sincronizador
- Manguito sincronizador
Anillo de ABS
La sección Anillo sensor ABS es un componente de engranaje metálico en el Sistema de Frenos Antibloqueo (ABS) que funciona con los sensores de velocidad de las ruedas para monitorear la rotación de las ruedas y evitar que las ruedas se bloqueen durante el frenado.
Electrodomésticos
El PM es rentable y adecuado para la producción en masa de placas de válvulas, pistones y bielas en electrodomésticos.
Herramientas Eléctricas
El proceso de pulvimetalurgia logra tolerancias estrictas y una alta precisión en los dientes, adecuado para la fabricación de componentes en herramientas eléctricas como amoladoras angulares, motosierras y pistolas de clavos.
Los engranajes cónicos, helicoidales y planetarios de las herramientas eléctricas son fabricados principalmente por PM.
Filtro de metal sinterizado
Otra aplicación del metal sinterizado es el sistema de filtración. Tras la sinterización, forma estructuras porosas interconectadas, lo que da lugar a... filtro de metal sinterizado Porosidad uniforme, precisión de filtración a nivel micrométrico y alta eficiencia.
Sinterización vs. Fusión
Si bien pueden parecer similares debido a la aplicación de calor, la sinterización y la fusión difieren fundamentalmente en sus mecanismos, requisitos de temperatura, aplicaciones y resultados.
Temperatura
Sinterización: Se realiza a temperaturas inferiores al punto de fusión del metal, generalmente entre el 60% y el 90% del punto de fusión.
Fusión: Se lleva a cabo a temperaturas superiores al punto de fusión, pasando el metal de un estado sólido a un estado líquido.
Formación de bonos
Sinterización: Los enlaces se forman a través de la difusión, la formación de cuellos entre partículas y, a veces, la presencia de una fase líquida (sinterización en fase líquida).
Fusión: Los enlaces se crean durante la solidificación después del enfriamiento desde el estado líquido.
La sinterización puede lograr las propiedades mecánicas deseadas sin fundir completamente el metal, lo que facilita el procesamiento de metales con altos puntos de fusión.
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Preguntas Frecuentes
¿Qué es el acero sinterizado?
El acero sinterizado es un material sólido producido mediante pulvimetalurgia, en la que el polvo de acero se compacta a alta presión y se sinteriza en un horno de atmósfera controlada a una temperatura inferior a su punto de fusión.
Durante la sinterización, las partículas metálicas se unen mediante difusión atómica, formando una estructura densa con porosidad controlada. Este proceso permite la fabricación de piezas mecánicas con geometrías complejas y tolerancias ajustadas.
Su capacidad para producir componentes con una forma casi final con un desperdicio mínimo de material lo convierte en un método de producción rentable y de gran volumen.
¿Cuáles son las principales aplicaciones de los metales sinterizados?
Los metales sinterizados se utilizan ampliamente en las industrias automotriz, de maquinaria industrial, de electrodomésticos, aeroespacial, médica y de filtración debido a su producción en masa rentable, alta utilización de material, calidad constante y alta precisión.
Automotor:
Las piezas de metal sinterizado tienen una amplia aplicación en motores, transmisiones y sistemas de frenos de automóviles. Entre las piezas más comunes se incluyen rotores y engranajes de bombas de aceite, sincronizadores de árboles de levas, asientos de válvulas, bujes, cojinetes, piñones y poleas de distribución, bridas de bombas de agua y pistones de amortiguadores. Los procesos de pulvimetalurgia permiten la producción casi en su forma final, lo que ofrece ventajas en costes para la fabricación de piezas automotrices de gran volumen.
Maquinaria industrial:
Las piezas metálicas sinterizadas, como poleas, rotores, embragues y componentes estructurales, se utilizan en equipos mecánicos, robótica y sistemas de automatización debido a su alta precisión dimensional y resistencia al desgaste.
Electrodomésticos:
Los metales sinterizados también se adoptan ampliamente en electrodomésticos, como bujes impregnados de aceite en ventiladores eléctricos, placas y discos de válvulas de compresores en refrigeradores y engranajes en lavadoras.
Aeroespacial:
Las aleaciones sinterizadas de alta resistencia y los compuestos metalocerámicos se aplican en componentes de turbinas de aeronaves, cojinetes y piezas estructurales, donde la reducción de peso y la confiabilidad son importantes.
Médico:
Las aleaciones de titanio sinterizado son ideales para la fabricación de instrumentos quirúrgicos, implantes dentales e implantes ortopédicos porosos debido a su biocompatibilidad y excelente resistencia a la corrosión.
Filtración y control de fluidos:
Las estructuras sinterizadas porosas, fabricadas con aleaciones de bronce, acero inoxidable, titanio y níquel, se incorporan a los sistemas de filtración y control de fluidos. Su tamaño de poro controlado permite una filtración precisa, la difusión de gases y el equilibrio de presión.
¿Cuál es la temperatura de sinterización de los productos metálicos sinterizados?
Piezas a base de hierro sinterizado:
Pre-sinterización: 600°C → 720°C → 900°C (45 minutos).
Sinterización a alta temperatura: 1120°C (45 minutos).
Enfriamiento: 120 minutos.
Piezas a base de cobre sinterizado:
Pre-sinterización: 500°C → 600°C → 700°C (60 minutos).
Sinterización a alta temperatura: 800°C (60 minutos).
Enfriamiento: 120 minutos.
Piezas de acero inoxidable sinterizado:
Pre-sinterización: 600°C → 720°C → 900°C (60 minutos).
Sinterización a alta temperatura: 1250°C (60 minutos).
Enfriamiento: 120 minutos.
Piezas de aleación de cobre y hierro sinterizado:
Pre-sinterización: 500°C → 600°C → 700°C (60 minutos).
Sinterización a alta temperatura: 900°C (60 minutos).
Enfriamiento: 120 minutos.
¿Qué son las atmósferas de sinterización?
La atmósfera es un factor clave en el proceso de sinterización, ya que afecta las propiedades mecánicas, la apariencia y la resistencia a la corrosión del producto. Sus principales funciones incluyen:
- Evitar la entrada de aire al horno para evitar la oxidación del producto.
- Ayuda a eliminar los aglutinantes de las piezas.
- Reducción de la capa de óxido en la superficie del polvo compactado.
- Controlar el contenido de carbono del producto.