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Pulvimetalurgia - Javier Osés

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Javier Osés Martínez

on 26 November 2012

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Transcript of Pulvimetalurgia - Javier Osés

Pulvimetalurgia PROCESO GENERAL PULVIMETALURGIA La pulvimetalurgia o metalurgia de polvos es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos y tras su compactación para darles una forma determinada (compactado), se calientan en atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza. Introducción: Definición Introducción - Equipos y materia prima (polvo metálico) costosos.
- El manejo y almacenamiento de los polvos requiere especial cuidado. + Se emplea para obtener piezas a partir de materiales con puntos de fusión muy elevados. 2. Mezclado 1. Producción y preparación del polvo 3. Conformado o consolidación. 4. Sinterizado 5. Acabado Ventajas Desventajas PROCESO VENTAJAS/DESVENTAJAS Esquema general del proceso: el polvo se obtiene mediante muchas técnicas, se sujeta a varios pasos preparatorios, y se consolida para darle forma y resistencia temporal hasta que el sinterizado establece los enlaces metalúrgicos. Una ruta alterna desarrolla la forma y la resistencia mediante la consolidación por calor. la consolidación a escala atómica ocurre en el ectro formado. pRODUCCIÓN Y PREPARACIÓN DEL POLVO + Solo se necesita el material necesario para la pieza terminada. Poco desperdicio de material. + Algunos metales sólo se pueden producir mediante la pulvimetalurgia + Aumenta la catidad de % de material en un compuesto Resistencia a la carga Propiedades magnéticas Resistencia al desgaste + Permite fabricar materiales con propiedades únicas, como mayor resistencia y dureza y generar las propiedades que se requieran: + Controla la porosidad. productos terminados con proceso de pm mezclado conformado o consolidación sinterizado acabado alUMNO: JAVIER OSES MARTÍNEZ ASIGNATURA: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN II FECHA: NOVIEMBRE 2012 Y SINTERIZADO - Producción de fibras - Métodos Mecánicos. Molienda - Reducción de óxidos metálicos. - Atomización en estado líquido , Gas o Centrífuga Generalmente se realiza de metales puros, principalmente hierro, cobre, estaño, aluminio, níquel y titanio, aleaciones como latones, bronces, aceros y aceros inoxidables o polvos pre-aleados. Procesos típicos son: - Atomización con electrodo fungible (electrólisis). Atomización - Tecnica de elevada productividad (400 kg/min) que se aplica normalmente en metales y aleaciones. - El medio que produce la pulverización puede ser AGUA O GAS. con Agua: - Tecnica más usada para producir polvos elementales. - Se pulveriza incidiendo con chorros de agua a presión (5L agua/kg) - Producto: Polvos irregulares, y de menor pureza. con Gas: - evitar la oxidación - Produce una oxidación en la superficie de las partículas. - Atmosfera inerte - La reducción del tamaño depende de la viscosidad, T y de la aceleración inducida por el gas. - Produce polvos esféricos. - Baja velocidad de solidificación. Electrolisis - Se colocan barras o láminas como ánodos en un tanque que contiene un electrolito. Se aplica corriente y tras 48 horas se obtiene en los cátodos un depósito de polvo de aproximadamente 2mm. Se retiran los cátodos y se rascan los polvos electrolíticos. - Aplicaciones: Metales de elevada pureza Pd, Cu, Ag, Mn, Fe, Co y Ni.
- Alta pureza
- Baja productividad rEDUCCIÓN DE OXIDOS - El material se obtiene a partir de su compuesto.
- Para la producción de polvos metálicos de Fe, Cu, etc.. - El proceso se realiza a T en presencia de agentes reductores como H2, CO y C. Cuando la reacción progresa, el gas debe penetrar en el interior de la partícula.
- La velocidad de reducción puede estar limitada por la velocidad de difusión del gas en el sólido.
- Características propias: Elevada porosidad (llamados esponja) aleación mecánica - El proceso involucra la repetida deformación, fractura y soldadura continua de las partículas al estar sujetas a una molienda constante, hasta llevarlas a tamaños sub micrométricos propiciando la aleación de elementos a diferentes niveles atómicos. - El aleado mecánico se caractería generalmente por obtener una aleación micro estructuralmente Homogénea. Centrífuga - Se basa en dirigir un chorro fundido hacia un disco enfriado en rápida rotación (b) - Los polvos de metal y de aleaciones se pueden obtener (a) por otomización de agua o gas, (b) por atomización centrífuga o (c) por el proceso de electrodo rotatorio. - Proceso de electro rotativo. El extremo del electrodo se funde mediante arco con un plasma o cátodo de W.
- Bajo volumen de producción, tamaño grueso, elevado coste. DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE CARBONILLOS: - Fabricación de polvos mediante la combinación de vaporización y condensación.
- El metal reacciona con CO para formar M-Carbonillo . Para que la reacción se dé es necesario aplicar simultáneamente P y T.
- Resultado: Elevada pureza, polvo redondeado o formando cadenas. PRECIPITACIÓN: - Precipitación del metal desde una solución acuosa es posible mediante la cementación (precipitación con un metal menos noble, por ejemplo Cu con Fe). Producción de fibras: - En la extracción por fusión, un disco rotatorio ranurado, enfriado por agua se pone en contacto con la superficie del material fundido (a).
- En el hilado de fusón, el material fundido se dirige hacia un disco enfriado que gira rapidamente (b) para formar una cinta de 20 a 100 um de espesor.
Cinta en el enfriado por rodillos (c) entre dos rodillos enfriados. El contacto con la rueda en rotación provoca la solidificación instantánea del material. métodos mecánicos - Principal método de producción para óxidos, metal duro. Técnica secundaría ampliament utilizada para la adecuación de la distribución granulométrica final.
- Impacto: golpeo brusco de material para fracturarlo
- Atricción: Reducción de tamaño por frotamiento
- Cizalladura: Rotura por procesos de cortadura, demasiado gruesos PM, excepto para productos frágiles (Ej: cintas de vídrio metálica)
- Compresión: A velocidades más lentas que por impacto, fragilidad. Mecanizado - El mecanizado de metal en bruto produce polvos gruesos e irregulares.
- Este método no suele utilizarse sino es para aprovechar chatarra de otros procesos. La viruta así obtenida (muy abudnante), pede refinarse mediante Molienda. - Aplicaciones: High C steels y polvos para amalgamas (reconstrucción dental).
- Desventajas: mal control sobre características, contaminación con óxidos aceite y otros metales. MoLIENDA: Proceso de combinación que aplica a Materiales frágiles (óxidos y metales duros) y dúctiles para producir partícula en forma de escamas. Etapas del proceso - Aproximación de las bolas
- Atrapado y compactación de particulas.
Aglomeración.
- Abandono del aglomerado por energía elástica Métodos de desintegración mecánica para partículas finas: (a) trituración por rodillos, (b) molido de bolas, (c) molido de martillos - Objetivos:
- Uniformidad de la distribución de tamaños en un lote.
- Ajusta la densidad del cuerpo compactado.
- Cambia la composición o las propiedades de servicio. Secado por aspersión: - El principio de este sistema es la obtención de un producto en polvo a partir de un material líquido concentrado que se pulveriza finalmente formando una niebla que entra en contacto con una corriente de aire caliente (entre 200 y 300ºC para alimentos) que actúa como medio calefactor y fluído de transporte. - Aleaciones metálicas.
- Aditivos lubricantes: reducen la fricción.
- Aglutinantes (como la cera o los polímeros termoplásticos), mejoran la resistencia.
- Promotores de sinterizado se agregan para acelerar la densificación en el caentamiento.
- Defloculantes: Para volver en polvo la pasta. - Fracción más gruesa con una más fina: Los espacios entre las patículas grandes se llenan. ¿Qué se le puede añadir al metal en polvo? Depende del material y de la densdad deseada para el producto. Compactación en Frio: Paso en el que los polvos mezclados se prensan en matrices, o moldes para obtener formas. - Pretensado en matriz: Tiene su alicación más amplia en piezas de forma neta. -Prensado isostático en frío: El polvo se introduce por vibración en un molde deformable (caucho reutilizable). Se aplica presión hidrostática (omnidireccional) por medio de un fluído hidráulico dentro de un recipiente bajo presión, asegurando una densidad uniforme. - Laminación: Se alimenta el polvo al hueco entre los rodillos de una laminadora y es compactad formando una banda continua. - Gravedad: El llenado por gravedad de un molde, con frecuencia asistido por vibración, produce un compacto de baja densidad y poca resistencia. - Extrusión: El polvo se confina un recipiente metálico y se extruyen. También se pueden extruir en caliente para mejorar las propiedades. Metales super aleados. - Moldeo por Inyección:
Este proceso involucra trabajar con polvos metálicos muy finos (10 um), consiste en mezclar los polvos metálicos un polímero, o con un aglutinante a base ce cera y se inyecta a una tempertura desde 135 hasta 200ºC, a presiones desde 100 hsta 140 MPa, en moldes en maquina estadar de moldeo por inyección. El enfriamiento en el molde fija la fora. Compactación en Caliente: - Alcanzar la consolidación y el sinterizado en un solo paso.
Prensado en caliente: El calor se aplica durante la comactación. El producto resultante es generalmente duro, denso, fuerte y bien dimensionado.
Sinterizado por chispas: Es una alternativa que combina el prensado y el sinterizao.
Presado isostático por calor (HIP): En la forma básica del HIP, el polvo se encapsula en una lata o en una funda deformable del metal, el cual es evacuado y luego se coloca en un horno, dentro de una cámara de pared fría y temperatura elevada. - Laminación y extrusión en caliente: Sus propiedades pueden ser superiores al material producido de manera convencional.
- Forjado en caliente de una preforma de polvos: El proceso puede producir piezas con propiedades superiores, incluyendo la tenacidad, y fabricar formas que de otra manera sería muy complejo obtener.
- Deposición por aspersión: En este meodo de formado directo, las partícula atomizadas se depositan inmediatament en un madril, así que no se necesita e sinterizado. productos terminados con proceso de pm
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