Como amplamente reconhecido, a metalurgia do pó (MP) é uma excelente maneira de produzir rapidamente peças pequenas e complexas.
Mas para peças maiores ou mais fortes, qual processo é melhor?
Forjar é uma boa escolha.
Aqui, daremos a você uma comparação detalhada de peças de metal em pó vs. peças forjadas.
Conteúdo
Peças de metal em pó
Explique o processo de metalurgia do pó
Processo de metalurgia do pó, como o nome sugere, utiliza metal na forma de pó. O processo utilizava múltiplas etapas de produção, que incluem mistura, compactação e sinterização como etapas principais.
Os fabricantes de PM criam peças por meio de diferentes processos de metalurgia do pó:
- Compactação e sinterização
- Prensagem Isostática a Frio (CIP)
Pós metálicos são compactados uniformemente em todas as direções usando fluido de alta pressão em um molde flexível à temperatura ambiente.
- Prensagem Isostática a Quente (HIP)
Este processo combina compactação e sinterização de pós metálicos simultaneamente em um ambiente de alta pressão e alta temperatura usando gás inerte.
Pós finos de metal são misturados com um aglutinante, injetados em um molde e depois desintegrados e sinterizados para formar peças de alta densidade.
Os laminadores comprimem pós metálicos em folhas ou tiras antes da processo de sinterização.
- Extrusão de pó
Tarugos formados a partir de pós metálicos compactados são extrudados através de uma matriz para criar componentes com seções transversais uniformes.
- Sinterização por plasma de faísca (SPS)
Corrente elétrica pulsada e pressão sinterizam rapidamente pós metálicos, resultando em materiais de alta densidade.
Vantagens das peças de metal em pó
- Qualidade
Peças de metal em pó têm melhor qualidade e menos defeitos.
Essas peças têm alta consistência de produto porque o pó metálico uniforme é misturado durante processo de mistura.
- Custo unitário
As peças de metal em pó têm baixo custo por unidade, principalmente por 2 motivos:
- A produção totalmente automática reduz os custos de mão de obra
- Utilizando pó metálico como matéria-prima, há pouco desperdício de material
- Flexibilidade de design
A conformação de pó metálico é mais fácil do que outros processos. Portanto, a PM possui alta flexibilidade de projeto na produção de peças com formas e características complexas.
- Utilização de material
A metalurgia do pó tem uma alta taxa de aproveitamento de material. Peças defeituosas após a moldagem podem ser transformadas em pó metálico para reutilização.
Contras das peças de metal em pó
Alto custo das matérias-primas
Os pós metálicos usados em MP geralmente custam mais do que metais a granel, pois a produção de pós finos e de alta pureza exige processos complexos.
Custo de pedágio
As ferramentas de PM exigem alta precisão e complexidade, o que gera custos mais altos.
Tamanho das peças
Comparados aos componentes forjados, os componentes de metal em pó são menores devido às limitações dos equipamentos de compactação e sinterização.
Problemas de porosidade
Os componentes da metalurgia do pó podem apresentar porosidade, o que afeta sua densidade, resistência e propriedades mecânicas gerais.
Propriedades mecânicas
Geralmente, peças de metalurgia do pó apresentam menor ductilidade e resistência ao impacto em comparação com peças forjadas ou forjadas. Portanto, não são adequadas para produtos com requisitos de resistência mais elevados.
Peças forjadas
Definição de Forjamento
Forjamento é um antigo processo de fabricação que molda componentes por meio de martelamento, prensagem ou laminação de metal.
Já no Período dos Reinos Combatentes na China, as pessoas usavam tecnologia de forja para produzir armas.
A maioria dos processos de forjamento utiliza matrizes para moldar e formar o metal, especialmente aqueles que exigem formas precisas e complexas.
Diferentes tipos de processos de forjamento
- Forjamento em matriz aberta É um processo de colocação de metal entre múltiplas matrizes abertas e martelamento para produzir peças. É adequado para peças grandes e simples, como discos, eixos e cilindros. Como as peças moldadas não têm dimensões precisas, é necessário processamento adicional.
- Forjamento em matriz fechada Utiliza alta pressão para prensar metal em uma cavidade de matriz fechada. Comparado ao forjamento em matriz aberta, é mais adequado para peças menores com requisitos de precisão mais elevados.
- Forjamento de rolo É um processo que passa uma peça metálica por um par de rolos rotativos para reduzir sua espessura e aumentar seu comprimento. Possui forte capacidade de processamento contínuo e alta eficiência. É adequado para a fabricação de eixos de automóveis, trilhos ferroviários, etc.
- Forjamento a frio passa as peças por múltiplas matrizes ou múltiplos impactos para atingir a forma adequada. Ocorre à temperatura ambiente ou abaixo da temperatura de austenita do metal.
Além disso, é um processo de fabricação de metal eficiente e econômico que pode ser usado para produzir um grande número de peças a baixo custo.
Abaixo está uma comparação entre peças de metal em pó e peças forjadas.
- Forjamento a quente Geralmente, aquece peças metálicas a uma temperatura acima do seu ponto de recristalização, mas abaixo do seu ponto de fusão. A vantagem do forjamento a quente é que o metal flui facilmente, exigindo menos força de processamento.
- Forjamento isotérmico é um processo especial de forjamento a quente em que tanto as peças de trabalho quanto as matrizes são mantidas em uma temperatura alta e consistente durante toda a operação.
Esta técnica é ideal para forjar materiais difíceis e obter tolerâncias precisas.
Prós e contras de peças forjadas
Prós
Qualidade
Os componentes forjados possuem uma resistência à tração excepcional. Segundo a Universidade de Toledo, a resistência à tração das peças produzidas por forjamento é 26% superior à das produzidas por moldagem. Além disso, peças forjadas apresentam alta ductilidade e respondem melhor ao tratamento térmico em comparação às peças produzidas por outros processos.
Força de fadiga
Outros métodos de fabricação de metais cortam as linhas de fluxo dos grãos, enquanto o processo de forjamento mantém o fluxo dos grãos. Portanto, as peças forjadas apresentam maior resistência à fadiga, o que aumenta a vida útil do produto.
velocidade de produção
O forjamento requer apenas uma ou algumas prensas para produzir rapidamente a geometria final da peça. Portanto, a eficiência da produção é relativamente alta.
Custo de ferramentas
Comparado com a metalurgia do pó, a matriz usada no forjamento é relativamente simples e mais barata.
Utilização de material
O desperdício é um grande problema na fabricação de metais. Isso raramente acontece na forjaria. As rebarbas e sobras do processo de forjaria podem ser recicladas.
Contras
Limitações de complexidade de forma
Peças forjadas são normalmente usinadas em formatos simples.
Precisa de segundo processamento
Muitas peças forjadas exigem processos adicionais de usinagem e acabamento para atingir as dimensões finais e o acabamento superficial.
Problema ambiental
Alguns processos de forjamento exigem altas temperaturas, e a combustão de combustível pode produzir gases nocivos e poluir o meio ambiente.
Qual processo é adequado para seus projetos?
Deve haver uma dúvida sobre qual processo é mais adequado para seus projetos. Bem, a resposta é que depende do projeto.
A escolha entre metalurgia do pó (MP) e forjamento depende de vários fatores, como:
- Propriedades desejadas das peças
- Considerações de custo
- Volume de produção
- Requisitos específicos da aplicação
Se o tamanho do produto for grande e os requisitos de resistência e fadiga forem bons, você pode dar prioridade ao forjamento.
Para formas complexas e produção em larga escala, a metalurgia do pó é provavelmente a melhor opção. Peças de metal em pó geralmente têm a vantagem de estar mais próximas da forma final do que peças forjadas.
Perguntas frequentes
1. Quanto tempo demora para amostrar e produzir em massa o processo de forjamento?
Geralmente, leva cerca de duas a três semanas para produzir matrizes de forjamento e amostras, e cerca de um mês para produção em massa.
2. O que é o pó branco usado na forja?
O pó branco usado no processo de forjamento refere-se ao fluxo de forja. O fluxo é uma mistura de bórax, sílica e óxido de ferro, normalmente moído em pó fino para uso.
O pó de fluxo ajuda a remover impurezas e óxidos da superfície do metal fundido.
