Os fabricantes consideram cuidadosamente os prós e os contras ao selecionar um processo para produzir seus produtos. Seu objetivo é alcançar alta qualidade mantendo os custos baixos.
Por que a metalurgia do pó (MP) se destaca?
Neste blog, contarei a você as vantagens e desvantagens da metalurgia do pó.
O que é PM?
Tecnologia PM é famosa por sua alta utilização de matéria-prima, baixo consumo de energia de processamento e eficiência de produção superior.
Este processo consiste principalmente em 4 etapas.
- Produção de pó:Os pós metálicos são produzidos por atomização, redução ou eletrólise.
- Misturando e misturando: Misture os pós e os aglutinantes uniformemente
- Compactando:A máquina de compactação pressiona o pó metálico em um molde para formar o compacto verde.
- sinterização:O forno de sinterização aquece o compacto verde a uma temperatura abaixo do ponto de fusão do metal.
Vantagens da Metalurgia do Pó
Minimizar o desperdício de material
Você deve querer melhorar a utilização de materiais e reduzir o desperdício.
A usinagem CNC, como torneamento, fresamento e furação, remove o excesso de peças de materiais sólidos. Isso leva a um grande desperdício de matéria-prima. Pior ainda, os materiais residuais não podem ser reutilizados.
O PM consegue atingir uma utilização de material superior a 95%, um nível inigualável por outros processos.
Por que a metalurgia do pó pode fazer isso?
Isso ocorre porque a PM utiliza pó metálico como matéria-prima. O compacto verde defeituoso pode ser triturado e transformado em pó para reutilização. Qualquer pó não utilizado será utilizado na próxima produção.
PM é um perto da forma líquida tecnologia, que é especialmente importante na usinagem de metais preciosos, como ligas de titânio.
Custo-benefício na produção em massa
As peças de metal em pó são moldadas à temperatura ambiente e sinterizadas a temperaturas mais baixas do que a fundição, consumindo menos combustível. Além disso, prensas de compactação de pó são capazes de operar rapidamente e compactar cerca de 30 peças por minuto.
Capacidade de conformação precisa
O molde de metalurgia do pó, que inclui os punções superior e inferior, a matriz e a haste do núcleo, é projetado com tolerâncias rigorosas. Como resultado, os produtos prensados alcançam alta precisão.
Para o metal sinterizado Para produtos com dimensão radial de 25 mm, a tolerância é geralmente de 0.13% (32.5 μm) a 0.20% (50 μm). Isso se enquadra na tolerância padrão ISO IT8-IT9. Após a processo de dimensionamento, a tolerância aumenta de 0.05% (12.5 μm) para 0.08% (20 μm). Isso é consistente com as tolerâncias da norma ISO IT6-IT7.
Consistência de lote para lote
A tolerância do molde, a pressão de compactação e a temperatura de sinterização na MP podem ser controladas com precisão. Como resultado, a consistência dos produtos em diferentes lotes é alta. A consistência entre lotes é de grande importância para uma operação estável e confiável do produto.
Menos processamento secundário
Os produtos em pó metálico são formados por prensagem única, com menos processamento secundário. Isso não só encurta o tempo de produção como também diminui o custo de produção.
A engrenagem de transmissão da caixa de engrenagens é um exemplo típico. O tamanho da engrenagem fabricada pelo processo de metalurgia do pó corresponde ao tamanho do produto final após a sinterização. Além disso, as engrenagens de metal em pó não apresentam excesso de rebarbas e rebarbas.
Devido ao grande número de dentes, a usinagem de engrenagens é lenta e gera muito desperdício de material. O processo de forjamento também é difícil para a produção de engrenagens. Além disso, o forjamento requer múltiplas etapas secundárias de processamento, como desbaste, puncionamento e endireitamento.
Formas Complexas
A PM permite a produção direta de peças com características internas. Essas peças são aplicadas em fluxo de fluidos, sistemas de resfriamento ou dutos de fios.
Ela também tem a capacidade de produzir componentes com bordas afiadas e paredes finas, frequentemente aplicados em ferramentas de corte ou dentes de engrenagens. A MP também pode criar peças com geometrias escalonadas em uma única operação.
Processo de Fabricação Verde
A tecnologia da metalurgia do pó contribui para o desenvolvimento sustentável da indústria de transformação. Ao contrário fundiçãoA tecnologia de metalurgia do pó consome menos energia e emite menos efluentes e gases de escape. O processo de estampagem desperdiça muito material, enquanto a taxa de utilização de material da tecnologia de metalurgia do pó chega a 97%. Isso contribui para a economia de recursos e a proteção do meio ambiente.
Porosidade Controlada
O tamanho dos poros dos componentes de metal em pó pode ser controlado, oferecendo duas vantagens.
Primeiro, os poros nos componentes sinterizados são preenchidos com óleo através do processo de impregnação para obter um efeito autolubrificante. Isso é conhecido como rolamento impregnado com óleo. Em segundo lugar, peças de metal em pó são empregadas como filtros sinterizados devido ao tamanho uniforme dos seus poros.
Automação
Você sabia que todo o processo de metalurgia do pó pode ser totalmente automatizado? Máquinas automatizadas podem operar 24 horas por dia, o que torna a produção mais rápida. Elas também reduzem a necessidade de mão de obra, reduzindo os custos com mão de obra. Braços robóticos ajudam a evitar erros humanos. Além disso, o sistema automatizado torna a qualidade do produto mais consistente.
Por exemplo, uma prensa de dimensionamento totalmente automática pode prensar peças a uma taxa de 50 peças por minuto. As peças sinterizadas podem ser transferidas automaticamente por um braço robótico durante o processo de dimensionamento.
Capacidade de processar vários materiais
É bastante difícil usinar metais com altos pontos de fusão e dureza. A metalurgia do pó tem a capacidade de processar esses metais.
A liga de titânio é um exemplo. Como todos sabemos, a liga de titânio é resistente a altas temperaturas e à corrosão, possui boa resistência à tração, baixa densidade e é atóxica.
Além disso, o PM pode processar superligas como o Inconel 718.
Além disso, tem a capacidade de produzir materiais compósitos imiscíveis, como tungstênio-prata, tungstênio-cobre e molibdênio-cobre.
Desvantagens da Metalurgia do Pó
Tamanho limitado
Na metalurgia do pó, a fabricação de peças maiores é mais desafiadora. Isso se deve às limitações dos equipamentos de compactação de pó.
A maioria dos pós metálicos é prensada a pressões entre 300 e 800 MPa. Se a área da seção transversal da peça exceder 200 centímetros quadrados, a tonelagem da máquina de conformação excederá 1,600 toneladas. Esse equipamento é extremamente caro.
Portanto, a maioria das peças de metal em pó tem 250 mm de diâmetro e 75 mm de altura.
Além disso, a PM não pode produzir produtos minúsculos (20 g ou menos), mas a moldagem por injeção de metal pode.
Formas Limitadas
Para peças com formas particularmente longas, como cartuchos de filtro sinterizados, prensagem isostática é comumente usado. Da mesma forma, para aqueles com recursos 3D complexos, o PM não é adequado. Processo de fabricação aditiva de metais é uma opção melhor.
Propriedades mecânicas baixas
Peças de metal em pó possuem muitos poros internos, enquanto peças fundidas e forjadas são totalmente densas. Isso resulta em baixa resistência, tenacidade e resistência à fadiga das peças sinterizadas.
Molde de metalurgia do pó caro
Por que os moldes de metalurgia do pó são tão caros? Há dois motivos principais.
Por um lado, o molde precisa suportar alta pressão e desgaste causados pelo pó metálico. Portanto, deve apresentar boa resistência, dureza e resistência ao desgaste. Você pode usar aço para ferramentas, aço rápido ou carboneto de tungstênio. Esses materiais são caros.
Por outro lado, a tolerância do molde é estreita e o tempo de fabricação é longo. Isso também aumenta o custo do molde.
Equipamento caro
A PM exige um grande investimento em equipamentos, essenciais para todo o processo. Esses equipamentos incluem misturadores, prensas de pó, fornos de sinterização, máquinas de conformação e dispositivos de automação.
rugosidade da superfície
A rugosidade superficial dos componentes sinterizados não é suficientemente boa, em torno de Ra 0.8-1.6 μm. Em contrapartida, a usinagem pode atingir uma rugosidade superficial de Ra 0.6 μm ou mesmo Ra 0.4 μm. Para melhorar a rugosidade superficial dos componentes de metal em pó, pode ser necessário um processamento secundário ou processo de dimensionamento.
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