curso básico de metalurgia do pó - módulo 2

8/8/2019 Curso bsico de Metalurgia do P - Mdulo 2

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MINI CURSOMINI CURSO MMDULO 2DULO 2

METALURGIA DO PMETALURGIA DO PMERCADO &MERCADO &DESIGN & COMPARADESIGN & COMPARAO COMO COM

PROCESSOS CONCORRENTESPROCESSOS CONCORRENTES

M. PALLINIM. PALLINI

O material aqui apresentado poder ser parcialmente ou totalmente copiado. Poder tambm sereditado para montagem de outras apresentaes porm em todos os casos o nome e/ou logotipo doautor devero ser preservados. A identificao da Recomp - Rede Cooperativa da Metalurgia do

P tambm dever ser citada como fonte do material apresentado.


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Histria do Uso dos Metais

6000AC 5000AC 4000AC 3000AC 2000AC 1000AC 1 1000 2000 1000 1500 2000

Ouro Prata

Chumbo

Ferro

Cobre

Estanho

Mercrio

Em 7700 anos somente 12 Metais eram usados

Um total de 24 Metais

Foram descobertos at 1800

M/P~1925

Imagem cedida por Metaldyne


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SNTESE

DESEMPENHO PROPRIEDADES

MICRO-ESTRUTURA

Princpio Bsico da Metalurgia


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Imagem EPMA traduzida por Cofap-M. Marelli

Metalurgia do P (M/P) Convencional - Fluxograma de Processo


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Fonte: P/M Science R.M. German

Processos da Metalurgia do P

FERRAMENTAIS

ENSAIOS

MISTURA DE PS

PROCESSAMENTO

PROPRIEDADES

Microestrutura

Composio Qumica

Rota de Fabricao

Tamanho

Forma

Empacotamento

Compactao (C, WC, HIP)

Laminao

ExtrusoInjeo

Asperso

Sinterizao (C/RC/HTS)Forjamento

Densidade

Dutilidade

Magnetismo

Resistncia

Condutividade

Microestrutura


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Imagem cedida por IPT

A densidade tempapel fundamental

nas propriedades dosaos sinterizados;

O carbono oelemento de liga mais

comum, e como nosaos trabalhados, omais efetivo noaumento da tenso

de escoamento eruptura.


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Econmicas:Um componente sinterizado com qualidade comparvel a

um fundido ou trabalhado normalmente mais barato queestes. M/P tipicamente usa mais de 97% da matria primaoriginal na pea acabada;Produz peas com excelente acabamento superficial;

M/P adequada a componentes com alto volume deconsumo (permite automao), com formas intrincadas,com tolerncias dimensionais fechadas;Apresenta consistncia de processo (alto Cpk), econsequentemente baixo scrap;Peas sinterizadas tem bom desempenho em aplicaescrticas de longa durao.

Fonte: EPMA e P/M Science

Razes para usar M/P


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Imagem cedida por LabMat-UFSC

NNmero de pemero de peas iguais em sas iguais em srierie

1000010000 50000500002500025000 7500075000 100000100000

Metalurgia do pMetalurgia do p

usinagemusinagem

Cust

orelativoporpe

Cust

orelativo

porpeaa

M/P comparada com outros processos


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Processo nico:Permite as mais variadas combinaes de elementosqumicos (ligas) e consequentemente microestruturas;

Prov controle da porosidade, adequadas paraaplicaes como filtros (baixssima densidade) atcomponentes com densidade terica da liga (Bielas);Compsitos (metais reforados com cermicos, SMC...);Habilidade de formar conjuntos utilizando peassinterizadas com formas e/ou composies diferentes.

Razes para usar M/P

Ideal para algumas aplicaes:Componentes eletrnicos (Capacitores de tntalo poroso,mas, Ncleos Ferrite, Microencapsulados,etc...).

Fonte: EPMA e P/M Science


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Exemplos


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Razes para usar M/P

Fonte: EPMA e P/M Science-Randall M. German

Processo Cativo:Materiais refratrios com alto ponto de fuso no

podem ser obtidos economicamente por outrosprocessos (filamentos de tungstnio para lmpadas,metal duro, etc...);Produz formas complexas que seriam impossveis ouimpraticveis por outro processo de transformaomecnica.


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Imagens cedidas por Metaldyne e Hgans

Exemplos

Base de vlvula recirculadorade gases montada com 02componentes com composiesqumicas distintas

Estator de motor eltricofabricado com SMC (softmagnetic composite),substituindo pacote delaminas estampadas.


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Formas Complexas!


M/P convencional(Compactao + Sinterizao)

Moldagem por injeo

+ Sinterizao


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DICAS BSICAS DE PROJETO DE UMA PEA SINTERIZADA

Ao Simples

Ao Dupla

Matriz Flutuante

Todos detalhes da pea que esto no sentido da moldagempodem ser fabricados;

Existir uma variao de densidade ao longo da pea, de acordo

com o processo de prensagem escolhido (vide abaixo).



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Peas com vrios degraus demandam punes mltiplos

MatrizPuno 1Punco 2Punco 3

Macho

Pea

The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996

Este tipo deferrramentalnormalmente

caro!


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Mltiplos degraus com matriz com projeo (Shelf Die)

Shelf die

1,5 mm mnimo!


Este tipo deferramental uma

alternativa economicaao anterior, porm

dificulta o controle dadensidade ao longo

da pea


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Dicas de Projeto: Cantos vivos e raios

Vista deVista de topotopo

Possvel Prefervel



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Dicas de Projeto: Chanfros de M/P

PunoPea

30a 45

W mn. = 0,125 mmW tpico = 0,250 mm

H


Canto vivo naferramenta causaquebra prematura!


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Dicas de Projeto: Raios / Acabamentos

Punco

R REsta paredefina no punovai fraturar

rapidamenteem servio! 0,25 mmtpico

Evite Prefervel

A linha de

juno pode sereliminada por

tamboreamentoposterior, caso

necessrio



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Dicas de Projeto: furo cego

Evite Prefervel Prefervel



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Dicas de Projeto: Rebaixos

Evite Prefervel

Deve serusinado



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Dicas de Projeto: Sadas / Conicidade2 min

7 min

Evite

PrefervelEvite

PrefervelThe Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996


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Automotivo70%70%

Recreao,Hobby,Ferr. Manuais

12%12%

Outros 6%6%

Motores/ControladoresIndustriais, hidrulica3%3%

Hardware2%2%

Eletrodomsticos 5%5%

EquipamentosEscritrio2%2%


Distribuio de Mercado da M/P em 2003


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3.5 kg3.5 kg

6 kg6 kg

5.0 kg5.0 kg15 kg15 kg

Peas Sinterizadas em Carros - 1995



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6 kg6 kg

12 kg12 kg

10 kg10 kg22 kg22 kg

Peas Sinterizadas em Carros - 2004


EM 2006 O BRASIL PRODUZIREM 2006 O BRASIL PRODUZIR ~3.000.000~3.000.000DE VEDE VECULOS.CULOS.

QUE GRANDE OPORTUNIDADE DEQUE GRANDE OPORTUNIDADE DE

CRESCIMENTO!CRESCIMENTO!


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Peas Sinterizadas em Carros


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Bielas S/FPistes e Guias deAmortecedores

PlanetriosSinterizados/Brazados

Componentes deCaixa de Cmbio

Mancais deGirabrequim

Coras e Polias

Imagens cedidas por Metaldyne

Exemplos de Peas Sinterizadas em Veculos


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Imagem cedida por IPT

M/P comparada com outros processos: Volume e Complexidade


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Fonte: MPIF P/M Design Book atualizado por M. Pallini

M/P comparada com outros processos: Resistncia


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Fonte: EPMA, Metals Handbook, MPIF- Compilado por Qualisinter

norebarbamentonoMuito Boa0% a 1%Mdia10g a 300g20.000 a 1.000.000MdioExtruso a frio

norebarbamentonoBaixa1 a 2%Mdia1g a 1Kg1.000 a 100.000BaixoInjeo sob presso

norebarbamentonoBoa10% a 50%Baixa1g a 500g20.000 a 2.000.000BaixoEstampado

MdiolimpezanoBoa20% a 80%Baixa5g a 2Kg1.000 a 100.000AltoUsinado (CNC)

norebarbamentonoMuito Boa5%Mdia5g a 2Kg1.000 a 100.000AltoForjado

MdiorebarbamentonoBoa5%Alta5g a 2Kg500 a 500.000MdioMicrofundido

PoluenterebarbamentonoBoa10 a 20%Alta10g a 80Kg200 a 200.000MdioFundido

noPea sai acabada *SimBoa1 a 2%Baixa1g a 2Kg2.000 a 1.000.000BaixoSinterizado

!

" #$


* Em mais de 90% dos casos


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%$ &'(%

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: 2 212

#22 &9'

)* 2 /

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1 ;

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Fonte: Precitec

Tolerncias


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Tolerncias

Fonte: Precitec


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Fonte: Ames / Metaldyne

6

>(>(?>(>>(@A(BA(A(? A(>A(@ C.

5DB

5EDB

5BB

5BDB

FBBADB

>BB?DBEBB Fe

Fe-C;Fe-C

u-C

Fe-Ni-Cu-C

Fe-P-C

u;Fe-P

Fe-C

-Cu

(harde

ned)

Fe-Ni

-Cu-M

o

Fe-Cr

-Mo

Fe-C-Ni

-Cu-M

o

Fe-C

-Cr-M

o

Fe-C-Ni

-Cu

(hardene

d)

Gray Iron

NodularIron

CarbonSteel

Alloy Steel

SpeedSteel

Comparao de Resistncia Mat. Convencional vs. M/P

OBS: Aos ferramentasinterizados apresentamresistncia superior aos

convencionais!


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Normas

As normas de materiais contm informaesnecessrias para fabricao e caracterizao do

produto:- Composio qumica do material: %Ferro, %Cobre, %Carbono,

- Propriedades fsicas: Densidade, condutibilidadeeltrica,

-Propriedades mecnicas: Dureza, resistncia ruptura,resistncia ao impacto, alongamento, res. fadiga, ...

-Propriedades magnticas: Fora coerciva, Induomagntica, Permeabilidade magntica,


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Normas relacionadas a M/P

- MPIF EUA ( a norma completa e a mais utilizada atualmente)

- SAE - EUA

- ASTM - EUA- DIN (SINT) - Alemanha

- JIS - Japo

- BS - (Gr Bretanha)- ISO - (Internacional)

- EN - (Comunidade Europia)

e tambm normas criadas pelo prprio cliente, fundamentadas ouno em normas internacionais.


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Fonte: DIN-EN 30910-4-2005-05

Norma Din SINT Tolerncias muito abertas!


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Fonte: MPIF35-2003

Norma MPIF35


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Fonte: MPIF35-2003

Norma MPIF35


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Fonte: MPIF35-2003

Norma MPIF35


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Fonte: MPIF35-2003

Norma MPIF35


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Fonte: MPIF35-2003

Norma MPIF35


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Exemplos de Converses

Pino guia: Laminado + usinado + ToTo parasinterizado auto-temperante


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Exemplos de Converses

Ncleo magntico: de forjado + usinado parasinterizado



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Exemplos de Converso

Rotor:

De: usinado (torno, fresa, brocha, retfica + ToTo - 05 operaes);

Para: sinterizado (moldar + sinterhardening 02 operaes). O sistemaque utiliza o componente apresentou melhoria de desempenho aps a

adio de bolsas de leo no final dos canais.Imagens cedidas por Metaldyne

Sinterizado

Usinado


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Flange: projeto completamente modificado. Deusinado para sinterizado.



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Recado aos Engenheiros de Produto & Projetistas

REALIDADE-Um novo componente normalmente j est definido pela engenhariaantes da rea comercial iniciar as cotaes;

-Nem sempre a M/P considerada no primeiro momento;-As tolerncias de projeto e/ou montagem no so bem estudadas. Omesmo aplica-se s propriedades de resistncia;

RECOMENDAO:

-Contatar o fabricante de sinterizado no incio do projeto docomponente;

-Considerar as limitaes e vantagens da M/P, escolhendo a melhor

relao entre requerimentos tcnicos e de montagem.


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