O sucesso do projeto de peças de metalurgia do pó (MP) começa com a compreensão das limitações do processo e das propriedades do material. Você deve manter a espessura uniforme das paredes, evitar cantos vivos, incluir ângulos de inclinação adequados e considerar o desempenho do ferramental. Sempre equilibre resistência, capacidade de fabricação e custo. Uma peça de MP bem projetada pode economizar tempo, reduzir defeitos e prolongar a vida útil do ferramental. Este guia de projeto de peças de metalurgia do pó ajudará você a atingir esses objetivos.
Conteúdo
Considerações de projeto para metalurgia do pó
Limitação de tamanho
É recomendável manter a proporção de aspecto dentro de 8:1 para peças de metalurgia do pó, com diâmetros não superiores a 250 mm e alturas máximas de 200 mm.
Peças multiníveis
Para peças de dois ou vários níveis, devem ser utilizados vários punções superiores e inferiores, uma matriz de prateleira ou hastes de núcleo de prateleira.
Quando a diferença de altura entre os níveis for pequena, podem ser usados punções superiores escalonados e um único punção inferior. Para diferenças de altura maiores, é aconselhável inverter a peça e usar um punção superior com dois punções inferiores.
Usar apenas um único punção superior escalonado para grandes diferenças de altura pode causar densidade irregular e aumentar o risco de quebra ou rachadura do punção.
Rebaixos
Como a compactação e a ejeção do pó ocorrem ao longo de um eixo vertical, não pode haver obstruções na direção da prensa. Portanto, características como rebaixos e furos transversais, como mostrado na Figura a, não podem ser conformadas diretamente por prensagem por metalurgia do pó e devem ser produzidas por usinagem secundária.
A peça mostrada na Figura b pode ser prensada diretamente sem operações adicionais.
Evite Cantos Agudos
Ao projetar peças de metalurgia do pó, você deve evitar cantos vivos para reduzir as concentrações de tensões que podem causar metalurgia do pó morrer quebra. Da mesma forma, não se deve projetar punções superiores ou inferiores com características excessivamente finas ou afiadas, pois isso pode levar à quebra do punção sob alta pressão de compactação.
Em vez disso, substitua cantos afiados por superfícies planas, garantindo uma largura mínima de pelo menos 0.3 mm.
Chanfro
Incluir raios no projeto da sua peça pode resultar em rebarbas durante a compactação e maior ferramentas de metalurgia do pó custos de fabricação. Evite raios e, em vez disso, use chanfros, normalmente em ângulos de 30° ou 45°.
Recomenda-se definir uma seção reta para chanfradura com largura não inferior a 0.13 mm. Se a densidade do verde não for alta, a seção reta pode ser omitida e chanfrada diretamente a 30°.
Se você precisar de recursos arredondados, poderá obtê-los após a sinterização e antes do tratamento térmico por meio de acabamento vibratório ou usinagem.
Espessura da parede
Quando sua peça de metalurgia do pó tem uma relação comprimento-espessura da parede de 8:1 ou mais, as variações de densidade se tornam inevitáveis.
Como orientação geral, a espessura da parede não deve ser inferior a 1.52 mm (0.060 polegadas).
Você deve evitar projetar peças com paredes longas e finas, pois a ferramenta se torna mais frágil e tem uma vida útil mais curta.
Buracos
Você pode projetar furos ao longo da direção de pressão em vários formatos, como redondos, em forma de D, estriados e rasgos de chaveta, formados usando hastes centrais.
Furos cegos, degraus cegos e furos cônicos também são facilmente formados no processo de prensagem.
Para peças grandes, você pode incorporar furos de alívio para reduzir o peso da peça e a área de prensagem projetada, tornando o processo de compactação mais eficiente.
Conicidade e Rascunho
- Para paredes retas, geralmente não é necessária nenhuma corrente de ar.
- Ao projetar seções cônicas, certifique-se de adicionar uma folga reta de pelo menos 0.25 mm entre o cone e a parede da matriz ou a haste do núcleo. Isso ajuda a evitar que o punção superior atinja o cone.
- Se você estiver adicionando degraus de flange, inclua um pequeno rascunho para garantir que suas peças sejam ejetadas suavemente.
- Se você estiver adicionando degraus de flange, saliências ou rebaixos feitos pela face do punção, inclua uma pequena inclinação nas paredes laterais para ajudar suas peças a serem ejetadas suavemente e evitar que a ferramenta grude ou lasque as bordas.
Escareadores
Escareadores adicionam um chanfro ao redor dos furos para cabeças de parafusos ou porcas. Ao moldá-los com um punção em metalurgia do pó, inclua uma face plana de cerca de 0.25 mm para evitar arestas vivas e proteger o punção.
Hub
Um cubo é a parte central de uma engrenagem, roda dentada ou came que fornece resistência e garante o alinhamento adequado em um eixo. Na metalurgia do pó, você pode facilmente produzir cubos, mas lembre-se de adicionar um filete generoso entre o cubo e o flange para reduzir a tensão. Além disso, mantenha material suficiente entre o diâmetro externo do cubo e o diâmetro da raiz da engrenagem ou roda dentada para melhorar a resistência e a capacidade de fabricação.
Boss
Ao formar uma saliência, coloque a cavidade no punção. Mantenha a profundidade da saliência em cerca de 85% ou menos da altura da peça e adicione uma inclinação mínima de 12° em cada lado para uma ejeção suave. Se forem necessárias paredes de saliência perpendiculares, use um punção especial com ejeção positiva para evitar que o compacto grude.
Ranhuras e ranhuras
Ao pressionar ranhuras em uma peça, coloque as projeções na face do punção e permaneça dentro desses limites para que o compacto seja ejetado suavemente:
- Ranhuras curvas ou semicirculares: mantenha a profundidade em cerca de 20% do comprimento total da peça.
- Ranhuras retangulares: Mantenha a profundidade em cerca de 15% do comprimento da peça, aplique uma inclinação de pelo menos 12° nas paredes paralelas à direção de pressão e arredonde todos os cantos.
- Evite ranhuras e sulcos profundos e estreitos, pois eles exigem ferramentas finas e frágeis que podem quebrar sob alta pressão. O pó também não preenche bem essas áreas, causando variações de densidade, problemas dimensionais e desempenho inferior das peças.
Tolerâncias típicas para peças de metalurgia do pó
| Característica | Tolerância prática (mm) | Tolerância possível (mm) |
|---|---|---|
| diâmetro interno | ± 0.050 | ± 0.025 |
| diâmetro externo | ± 0.050 | ± 0.025 |
| Comprimento (pressione e segure) | ± 0.013 | ± 0.075 |
| Concentricidade | ± 0.075 | ± 0.050 |
| Paralelismo de Fins | ± 0.038 | ± 0.025 |
| Planicidade nas extremidades | ± 0.050 | ± 0.025 |
Propriedades comuns de materiais PM
| Designação de Material (MPIF 35) | Densidade (g / cm³) | Resistência à tração (MPa) | Força de rendimento (MPa) | Dureza (HRB/HRC) | Aplicações típicas |
|---|---|---|---|---|---|
| F-0000 (Ferro Puro) | 6.5 - 7.0 | 170 - 310 | 130 - 210 | 40 – 70 HRB | Partes estruturais, núcleos magnéticos |
| FC-0208 (Fe-Cu) | 6.8 - 7.2 | 310 - 480 | 210 - 350 | 60 – 85 HRB | Engrenagens, cames, rolamentos |
| FC-0205 (Fe-Cu) | 6.8 - 7.2 | 250 - 420 | 170 - 310 | 50 – 80 HRB | Peças estruturais de média resistência |
| FN-0205 (Fe-Ni) | 6.9 - 7.2 | 400 - 620 | 270 - 450 | 80 – 90 HRB | Peças automotivas de alta tenacidade |
| FL-4405 (Fe-0.4%C, Baixa Liga) | 6.9 - 7.3 | 480 - 690 | 400 - 600 | 80 – 95 HRB | Peças de alta resistência, engrenagens automotivas |
| FLN2-4405 (Fe-Ni-Mo, Baixa Liga) | 6.9 - 7.3 | 690 - 860 | 600 - 750 | 25-35HRC | Engrenagens de alta carga, componentes de transmissão |
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