A calibragem é uma das operações secundárias na metalurgia do pó (MP). Ela reprensou as peças sinterizadas para obter maior precisão.
Por que fazer isso?
Isso ocorre porque, durante o processo de sinterização, o produto sofre alterações de tamanho devido à expansão e contração térmicas. Outro motivo é que as peças exigem alta precisão de tolerância, que não pode ser alcançada de uma só vez.
Neste blog, vamos nos aprofundar no processo detalhado de dimensionamento em metalurgia do pó.
Conteúdo
O que é Metalurgia do Pó?
A metalurgia do pó é um processo de fabricação que utiliza pós metálicos para produzir peças precisas e complexas com usinagem mínima. O processo de metalurgia do pó consiste em quatro etapas: mistura do pó, compactação, sinterização e, frequentemente, uma operação secundária, como dimensionamento ou tratamento térmico.
Ao contrário de métodos tradicionais, como fundição ou forjamento, a MP permite que os fabricantes produzam componentes com formato quase final com alto aproveitamento de material (mais de 95%), tolerâncias rigorosas e eficiência de custos. É amplamente utilizada nas indústrias automotiva, aeroespacial, industrial e de ferramentas elétricas para produzir componentes como engrenagens, buchas, peças estruturais e filtros com qualidade consistente.
Etapas do processo de dimensionamento
O dimensionamento na metalurgia do pó inclui as seguintes etapas:
Pré-dimensionamento
Comece inspecionando completamente cada parte de metalurgia do pó após a sinterização e selecionar aqueles que não são desqualificados.
Para medições externas ou internas mais precisas, considere usar um micrômetro. Ou você pode usar um medidor de altura para medir dimensões críticas.
Projeto e Manutenção de Matrizes
Os materiais de matriz para o processo de dimensionamento são geralmente aços para ferramentas de alta resistência, como AISI 4140, C 11 ou CPM-10V, que oferecem alta resistência ao desgaste e tenacidade. O material escolhido frequentemente passa por processos de tratamento térmico para aumentar a dureza e a resistência.
Sua projeto de ferramentas de metalurgia do pó Deve corresponder às dimensões e tolerâncias finais do produto sinterizado. Certifique-se de considerar propriedades do material, como contração e retorno elástico.
O projeto da sua matriz também deve incluir recursos que facilitem a remoção dos componentes sinterizados do molde. Isso ajuda a minimizar danos às peças e à matriz. Além disso, garanta uma ventilação adequada para permitir a saída de ar durante o processo de dimensionamento.
Para prolongar a vida útil do dado, você pode tomar as seguintes medidas:
- Limpe a superfície da matriz regularmente.
- Utilize lubrificantes para evitar que os pós metálicos grudem
- A aplicação de revestimentos protetores, como nitreto de titânio, pode aumentar a dureza da superfície e a resistência à corrosão
Tamanho
Primeiro, coloque o produto que precisa ser dimensionado na matriz. Ligue a prensa e aplique pressão vertical no produto através do punção superior.
Sob essa pressão, a camada superficial do produto se deforma, preenchendo a cavidade do molde e selando os poros da superfície. Uma vez concluída a prensagem, o punção inferior empurra o produto para fora da matriz. O produto é então removido.
Você pode escolher entre prensas totalmente automáticas e semiautomáticas para dimensionamento. Geralmente, uma prensa de conformação totalmente automática opera a uma taxa de 10 a 20 peças por minuto. As pressões máximas dessas prensas variam de dezenas a centenas de kN. Sua tonelagem varia de dezenas a centenas de toneladas.
A pressão aplicada é geralmente menor do que a usada em processo de compactaçãoE é importante garantir que não seja tão alta a ponto de danificar a matriz. Além disso, o tempo de dimensionamento geralmente é curto, muitas vezes apenas alguns segundos. Isso é suficiente para fazer os ajustes nas peças sem causar danos ou estresse indevido.
Controle de qualidade
- Inspeção dimensional
Após a conclusão do processo de dimensionamento, inspecione as dimensões do produto. Isso é feito para garantir que ele atenda às dimensões, à qualidade da superfície e às propriedades mecânicas especificadas.
Para isso, são utilizadas ferramentas como micrômetros e máquinas de medição por coordenadas (CMM). Caso o produto não atenda aos requisitos de precisão, é necessário um processo de dimensionamento secundário ou usinagem CNC.
- Verificação do acabamento superficial
Você pode inspecionar visualmente a peça rachada. Essas peças podem apresentar defeitos devido à pressão excessiva durante o processo de dimensionamento.
Benefícios do processo de dimensionamento
Melhore a precisão dimensional
- Tolerâncias mais apertadas
Geralmente, as peças depois processo de sinterização pode atingir uma precisão de cerca de 0.04 a 0.03 mm. Maior precisão pode ser alcançada por meio do dimensionamento, chegando a uma precisão de 0.01 mm.
- Variações dimensionais inferiores
O dimensionamento reduz a variação dimensional, fazendo com que o produto corresponda mais às dimensões padrão.
- Maior consistência em todo o lote
Além disso, a colagem promove a uniformidade das dimensões e propriedades das peças produzidas em lotes diferentes. Isso contribui para a estabilidade do desempenho do produto final. A repressão também pode aumentar ligeiramente a resistência mecânica da peça.
Acabamento de superfície aprimorado
- Elimina irregularidades da superfície
Na metalurgia do pó, irregularidades superficiais podem ocorrer devido ao compactação e aquecimento das partículas de pó. O processo de dimensionamento auxilia na suavização dessas irregularidades por meio da aplicação de pressão externa.
- Reduz a rugosidade
A colagem reduz eficazmente a rugosidade ao compactar as partículas da superfície, resultando em um acabamento mais uniforme e liso para a peça.
- Selagem de superfície
Além disso, o dimensionamento contribui para realizar a selagem da superfície buchas impregnadas de óleo. Compacta a superfície para reduzir a porosidade, o que melhora a retenção de óleo. Essa superfície mais densa não só retém melhor o óleo, garantindo lubrificação contínua, como também fortalece a peça. A vedação de superfície é aplicada principalmente em rolamentos impregnados com óleo de metalurgia do pó.
Desafios no processo de dimensionamento
Die Wear
A exposição repetida da matriz a pós de metal duro aumenta o desgaste da matriz, o que pode prejudicar as tolerâncias de aperto e a qualidade da superfície do produto final.
Efeito Springback
O retorno elástico ocorre quando um material retorna à sua forma original após a remoção da pressão aplicada. Isso pode fazer com que as peças se desviem das dimensões e do formato pretendidos. Portanto, você pode precisar de tratamentos ou ajustes pós-dimensionamento adicionais para essa situação.
Limitação material
A colagem não é ideal para alguns pós metálicos. Por exemplo, o pó endurecido por sinterização (FLC-4608) torna-se muito duro após a sinterização, frequentemente excedendo a dureza HRC 30. A prensagem desses materiais duros pode levar a imprecisões dimensionais e danos às matrizes.
Equipamentos e Ferramentas no Processo de Dimensionamento
A calibragem geralmente é feita em dois tipos: totalmente automática e semiautomática. Todas utilizam prensas mecânicas ou hidráulicas.
- Dimensionamento totalmente automático
O dimensionamento totalmente automático é adequado para peças pequenas e complexas. As principais ferramentas são as seguintes:
- Bandeja de recepção
A bandeja de recebimento alinha e organiza as peças pequenas na orientação correta antes do dimensionamento.
- Braço robótico
O braço robótico é responsável por coletar as peças da placa vibratória e colocá-las na matriz, além de removê-las. Isso reduz erros operacionais humanos e aumenta a produtividade.
- Dimensionamento semiautomático
Para peças maiores ou pedidos de baixo volume, os métodos manuais funcionam melhor. Dessa forma, os trabalhadores colocam manualmente as peças de metal em pó na matriz e as retiram. A vantagem desse método é que o custo é menor e pode ser flexível para peças de diferentes tamanhos. No entanto, apresenta menor produtividade.
Em nossas aplicações práticas, o dimensionamento oferece muitos benefícios, principalmente na melhoria das tolerâncias dos componentes. No entanto, o dimensionamento não é ideal para todos os tipos de peças. Funciona bem para processar uma única dimensão e tem dificuldades com múltiplas dimensões.
Para peças com diâmetros internos e externos regulares, o dimensionamento pode melhorar efetivamente sua precisão. No entanto, é muito desafiador realizar o dimensionamento de peças com formatos especiais e irregulares, como engrenagens.
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Perguntas frequentes
Qual é o custo de mão de obra para o processo de dimensionamento?
Os trabalhadores processam cerca de 10 a 15 peças por minuto. Na China, o salário mensal de um trabalhador médio é de aproximadamente US$ 550 a US$ 620. O custo da mão de obra para dimensionar uma peça é de cerca de US$ 0.04 a US$ 0.11. Portanto, o dimensionamento é uma maneira econômica de obter tolerâncias mais rigorosas nos componentes.
As matrizes utilizadas no dimensionamento são as mesmas utilizadas na compactação?
Não.
As matrizes para dimensionamento não são as mesmas utilizadas na compactação.
As matrizes do processo de compactação têm formatos mais complexos.
Matrizes de dimensionamento geralmente corrigem o tamanho de uma única dimensão da peça. Elas são projetadas especificamente para obter tolerâncias precisas para as peças.
Prensas compactadoras são iguais às prensas de dimensionamento?
Não.
As prensas compactadoras operam com tonelagens maiores porque precisam comprimir os pós metálicos em uma massa densa e coerente.
As prensas de dimensionamento fazem pequenos ajustes dimensionais nas peças, de modo que a força aplicada não precisa ser tão alta.