A prensagem do pó é uma das etapas fundamentais na processo de metalurgia do póNeste processo, o pó metálico fino é compactado com o auxílio de uma prensa mecânica ou hidráulica para obter o compacto verde desejado. O processo de prensagem de pó metálico é amplamente adotado em diversas indústrias, como a automotiva e a aeroespacial, pois auxilia na fabricação de componentes de alta precisão e com formato quase final. Este processo é considerado altamente eficiente, pois gera desperdício mínimo de material e requer baixo consumo de energia durante a produção em massa.
Processo de Prensagem de Pó
Aqui estão as principais etapas do processo de prensagem de pó metálico:
Preenchendo o dado
O processo de prensagem de pó começa com o enchimento de pó metálico na cavidade da matriz. O processo de enchimento é realizado por meio de uma sapata de alimentação automatizada, que injeta o pó uniformemente na cavidade da matriz.
A taxa de enchimento da matriz depende da fluidez do pó; pós com alta fluidez são dispersos mais rápida e uniformemente.
Compactação
Após o enchimento da matriz, ela é prensada com o auxílio de punções na parte superior, inferior ou em ambos os lados. Esse processo de prensagem do pó ocorre à temperatura ambiente sob pressão controlada, geralmente variando de 400 MPa a 800 MPa (10,000 a 120,000 psi), razão pela qual também é conhecida como prensagem a frio. A prensa de metalurgia do pó pode ser mecânica ou hidráulica, resultando na formação de um compacto verde sólido.
As forças de pressão dependem de:
- Um tipo de material, como alumínio, requer menos força que o ferro.
- Tamanho e morfologia das partículas
- Presença de lubrificação
- Densidade verde alvo
ejeção
Após a formação do compacto verde, ele é cuidadosamente ejetado da matriz com a ajuda de pinos ejetores. Essa etapa é realizada com cuidado para evitar trincas, delaminação ou distorção no corpo verde. Agora, este corpo verde está pronto para a sinterização e posterior processo de acabamento na metalurgia do pó.
Tipos de Prensagem de Pó
Prensagem uniaxial
Na prensagem uniaxial, a pressão é aplicada ao pó em uma única direção, normalmente vertical, usando um sistema de matriz de punção. compactação de pó O método é usado para fabricar componentes com baixo custo, alta eficiência e geometrias simples em grandes lotes.
No método de prensagem uniaxial, o pó tende a apresentar maior densidade próximo às superfícies do punção e menor densidade no centro do compacto. Essa variação de densidade pode levar à contração irregular durante a sinterização, o que pode afetar a precisão dimensional ou causar distorção.
Prensagem isostática
Você pode eliminar a limitação da densidade irregular na compactação da matriz usando a compactação isostática. Aqui, uma pressão uniforme é aplicada ao pó metálico em todas as direções. A prensagem isostática pode ser a quente ou a frio.
Prensagem Isostática a Frio
Esta técnica de prensagem de pó usa prensas hidráulicas em temperatura ambiente para comprimir pó metálico uniformemente. Prensagem isostática a frio utiliza uma pressão de cerca de 34.5 MPa a 690 MPa (5,000 a 100,000 psi) para produzir o corpo verde com a densidade e o formato desejados. Essa técnica é adequada para prensar pós como metais, cerâmicas, plásticos e compósitos para componentes grandes e complexos.
Prensagem Isostática a Quente
Prensagem isotática a quente É o processo em que os metais em pó são comprimidos até o formato desejado, aplicando-se uma pressão isostática de cerca de 100–200 MPa, utilizando gás a uma temperatura elevada de 800 a 1350 °C. O processo é realizado em um recipiente selado de alta pressão, revestido com materiais resistentes ao calor. Você pode usar essa técnica de prensagem para eliminar microencolhimento, selar vazios internos e melhorar o desempenho do corpo verde em relação à fadiga.
Compactação Quente
Compactação morna é considerada uma das formas avançadas de prensagem de pó, na qual o pó e a matriz são pré-aquecidos antes da compactação. Com a ajuda da compactação a quente, é possível aumentar a densidade e a resistência do compacto verde em comparação com a prensagem à temperatura ambiente.
À medida que a temperatura aumenta, ocorre a compactação e as partículas de pó se deformam mais facilmente sob pressão. Como resultado, a peça inacabada obtida apresenta melhor ligação das partículas e porosidade reduzida.
Mecanismo de Prensagem de Pó
Rearranjo de Partículas
No estágio inicial da compactação, as partículas de pó se aproximam deslizando e girando. Esse rearranjo preenche grandes vazios e aumenta a densidade de compactação, sem alterar o formato das partículas.
Deformação plástica
À medida que a pressão aumenta, as partículas começam a se deformar permanentemente em seus pontos de contato. Essa deformação plástica aumenta as áreas de ligação, reduz a porosidade e molda o compacto em uma forma mais forte e densa. É a principal fonte de resistência mecânica na parte verde.
Deformação elástica
No estágio final, a maioria das partículas resiste a novas mudanças permanentes e, em vez disso, se comprime elasticamente. Quando a pressão é removida, o compacto se recupera ligeiramente, o que pode afetar seu tamanho e tensão interna.
Ferramentas e equipamentos para prensagem de pó
Aqui estão os principais instrumentos utilizados na prensagem de pó:
Prensas de compactação de pó
Três tipos de prensas são usados aqui
- Prensas mecânicas: É usado para peças padrão (até 100 toneladas)
- Prensas hidráulicas: Essas prensas utilizam fluido pressurizado para aplicar pressão. São usadas para aplicações de alta força.
- Prensa Servo Elétrica: Ele usa servomotores para pressionar o pó, o que oferece controle preciso sobre velocidade, posição e força.
Ferramentas de metalurgia do pó
Ferramentas de metalurgia do pó inclui a matriz, punções superior e inferior, pino central.
morrem
A matriz é a cavidade fixa que define o formato externo da peça. Ela retém o pó durante a prensagem e fornece suporte lateral para resistir à expansão.
Soco superior
O punção superior se move para baixo para aplicar pressão a partir do topo. Sua superfície corresponde às características superiores internas da peça.
Soco Inferior
O punção inferior sustenta o pó por baixo e pode se mover para cima em prensas de ação simples ou dupla. Ele molda a parte inferior da peça e auxilia na ejeção.
Pino central
Pinos centrais são usados quando as peças exigem furos internos ou formatos internos complexos.
Benefícios da prensagem de pó
Eficiência de Materiais e Redução de Desperdício
A prensagem de pó é altamente eficiente, pois utiliza mais de 97% da matéria-prima, resultando em desperdício mínimo em comparação aos métodos de fabricação tradicionais, como usinagem ou fundição.
Fabricação quase finalizada
Componentes produzidos por prensagem de pó normalmente requerem pouca ou nenhuma usinagem após a compactação. O processo produz peças muito próximas das dimensões finais, reduzindo a necessidade de operações secundárias.
Capacidade de criar geometrias complexas
Outro benefício notável da prensagem de pó é que ela permite a formação de peças com características internas complexas, paredes finas e outros formatos complexos que são difíceis ou caros de produzir por outros meios.
Produção de combinações únicas de materiais
Com a ajuda da prensagem de pó, você pode fabricar componentes com propriedades personalizadas misturando diferentes pós.
Custo-eficácia para produção de alto volume
A prensagem de pó é ideal para produção em massa devido aos seus tempos de ciclo rápidos, baixo desperdício de material e pós-processamento mínimo. Isso a torna ideal para indústrias como a automotiva e a eletrônica.
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