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Page 1: METALURGIA DO PÓ (SINTERIZAÇÃO) Sinterização.pdf · METALURGIA DO PÓ (SINTERIZAÇÃO) 1. Introdução Transformação de pó de metais em peças pela aplicação de pressão

METALURGIA DO PÓ (SINTERIZAÇÃO)

1. Introdução

Transformação de pó de metais em peças pela aplicação de pressão e calor (sem fusão do metal base).

Etapas do processo:- obtenção dos pós metálicos- mistura de pós (possivelmente de diferentes metais ou materiais)- compressão da mistura em matrizes (chamada compactação)- aquecimento para produzir ligação entre partículas (chamada sinterização)

Possibilidade de obtenção de peças de metais de alta dureza como o tungstênio e combinação de materiais metálicos com não metálicos.

Fabricação de ferramentas de usinagem, mancais porosos auto-lubrificantes, filtros metálicos, disco de fricção (à base de cobre ou ferro misturado com substâncias de alto coeficiente de atrito), escovas de corrente elétrica (motores elétricos).

Limitações:- alto custo das matrizes e prensas, viabilidade técnica e econômica apenas para peças

relativamente pequenas (até 15Kg)- furos laterais, roscas e reentrâncias só podem ser obtidos por usinagem posterior- paredes mínimas de 0,7mm e impossibilidade de variações abruptas de espessura de parede

e cantos vivos- limite máximo entre altura e largura da peça: 3 para 1 (baixas densidades no centro)

2. Matéria-prima

Pós-metálicos e não metálicos.

2.1 Características do pós a serem controladas

Tamanho das partículas- 0,1 a 400 microns- peneiramento para seleção de tamanhos

Formas das partículas: esféricas, gotas, angular, outras.Porosidade da partículaEstrutura da partícula (tamanho de grãos cristalinos, melhor compressibilidade de grãos

finos)Superfície específica: número de pontos de contato entre partículasDensidade aparente: densidade do pó, antes da compactaçãoVelocidade de escoamento: escoamento do pó para interior da matriz (maior velocidade

indica também maior possibilidade de enchimento completo da matriz)Compressibilidade: relação entre densidade de um bloco simplesmente comprimido e

densidade do pó.Composição química e pureza (pode chegar a 99%)

2009A – Sinterização – 1

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Perguntas:

1. Quais são as etapas do processo de sinterização

2. Quais são as características e as aplicações de peças sinterizadas?

3. Quais são as limitações do processo de metalurgia do pó (técnicas e econômicas)?

4. Cite ao menos duas características da matéria prima (pós) que devem ser controladas e explique sua relação com as propriedades da peça final

2.2 Métodos para obtenção do pó metálico

Moagem: realizada em moinhos de bola (esferas de metal de alta dureza)

Atomização: pulverização de metal fundido que se solidifica formando o pó

Eletrolítica: precipitação eletrolítica de soluções (bom controle do tamanho de grãos com controle da corrente elétrica, temperatura e concentrações químicas)

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3. Mistura dos pós

Mistura pós de diferentes metais constituintes da peça a ser formada de maneira uniforme. Utilização de moinhos de bola, misturadores de pás e outros.

4. Compactação dos pós

Formação da geometria da peça em matrizes. Resulta no compactado verde.

Pressões de compactação são da ordem de 5 t /cm2

Prensas automáticas possuem capacidade de produção de até 100 peças por minuto.

Matrizes são fabricadas em aço de alto carbono e alto cromo, temperado e revenido e são revestidas com cromo. Alto custo, devem durar pela fabricação de centenas de milhares de peças.

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5. Sinterização

Aquecimento de peças já compactadas a temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal base.

Sinterização sólida: nenhum dos metais é fundidoSinterização líquida: metal secundário é fundido no aquecimento

Existe uma sinterização líquida chamada sinterização com infiltração metálica em que o metal líquido é absorvido por capilaridade pelo metal sólido (não há mistura prévia dos pós).

A sinterização é realizada em fornos contínuos com atmosfera protetora composta de hidrogênio ou amônia dissociada (75% hidrogênio, 25% nitrogênio) ou outras.

Na sinterização ocorre recristalização, crescimento de grãos e, principalmente, a união de contornos de grãos de partículas metálicas vizinhas.

6. Dupla compactação

Variedade do procedimento simples de metalurgia do pó em que realiza-se compactação, pré-sinterização, nova compactação (definitiva) e sinterização final.

Obtém-se melhores propriedades mecânicas.

7. Compactação a quente

Outra variedade em que a compactação e a sinterização são realizadas simultaneamente.

Produz-se peças com densidade mais elevada e melhor condutibilidade elétrica

8. Forjamento-sinterização

Produz-se compactado verde com dimensões próximas às dimensões finais, realiza-se a sinterização, comprime-se a peças ainda quente numa matriz e resfria-se a peça em atmosfera protetora (evita oxidação).

Vantagens: alta escala de produção e bom acabamento superficial.

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9. Esquema geral da metalurgia do pó

As etapas básicas da metalurgia do pó podem ser encadeadas e repetidas de diversas maneiras conforme a necessidade de obtenção de melhores propriedades mecânicas, melhores tolerânicas dimensionais, etc. Mas deve-se lembrar que a repetição de etapas aumenta o custo de obtenção da peça.

Na figura a seguir estão esquematizados alguns procedimentos (observação: operações de calibragem nada mais são que recompactações).

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Perguntas:

5. Explique as relações entre os métodos de produção de pós metálicos e as características dos pós obtidos

6. Por que a sinterização deve ser realizada sob atmosfera controlada (inerte)?

7. Quais são as vantangens em se repetir as etapas de compactação e de sinterização em processos de metalurgia do pó?

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- Chiaverini, V. - Tecnologia Mecânica, Volume II, 2a ed., Makron Books, 1986- Kalpakjian, S., Manufacturing Engineering & Tecnology, 4th ed, Addison Wesley, 2000- Groover, M. P., Fundamentals of Moder Manufacturing, Prentice Hall, 1996

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