UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

EME 53 – TECNOLOGIA DA FABRICAÇÃO I

PROFESSOR EDMILSON OTONI CORREA

Introdução

O que é?

Metalurgia do pó é o processo de manufatura de peças metálicas utilizando pós metálicos, não-metálicos e cerâmicos, sem recorrer-se à fusão, mas apenas pelo emprego de pressão e calor.

Etapas do Processo

Matéria Prima

Tipos:-Pós metálicos, de ligas metálicas e não-metálicos,

Fabricação: - Moagem - se obtém partículas na forma angular; - Atomização – se obtém partículas na forma de gotas; - Redução – se obtém partículas na forma de esponjosa irregular; - Eletrólise - se obtém partículas na forma dentrítica.

Características:-porosidade-compressibilidade: -tamanho da partícula -distribuição do tamanho: -estrutura da partícula:

Manuseio

Fabricação dos pós

Atomização

Atomização a Gás

Atomização horizontal

Atomização vertical

Parâmetros:

-espessura do filete, pressão da água, ar ou gás, geometria do conjunto de pulverização e o tipo de atomização

Atomização

- Embalagem: Feita em tambores, sacaria ou big-bag.

- Transporte: Proteção contra intempéries e maresia.

- Armazenagem: Manter em local seco e com a embalagem sempre fechada

Manuseio

Mistura

• Homogeneidade• Moinhos de bola,

misturadores de pás

Compactação

Imagem cedida por Dorst Press e Qualisinter

Simples ação:

Dupla ação:

Linha neutra deslocada para baixo

Linha neutra centralizada

Linha Neutra

Punções inferiores

Macho

Punção superior

matriz

Densidade Propriedades

Carbono Características

Matéria Prima

Filmes cedidos por Qualisinter

Compactação - Ferramental• Acabamento polido em todas as superfícies que terão contato com o pó.

• Tolerâncias de montagem milesimais entre os componentes.

• Alta resistência ao desgaste e alta tenacidade.

• Prensas com grande precisão dimensional.

SinterizaçãoEtapa responsável por:

- Retirar o lubrificante (utilizado na etapa de compactação).

-Ligação atômica das partículas vizinhas

-Definir a micro-estrutura do material.

Condições controladas:

-Tempo

-Temperatura

-Atmosfera do forno

Alimentação

Sinterização - Forno Contínuo

Pré Aquecimento:

500 - 800°C

O lubrificante é retirado da peça

Sinterização:

Bronze: 780 - 840°CAço: 1050 - 1150°C

Ligação metalurgica das partículas de pó

Resfriamento:

A micro-estrutura do material é formada

Sinterização - EquipamentoUtiliza-se nesta etapa um forno com atmosfera controlada ou vácuo.

Imagem cedida por Qualisinter e Daniel Rodrigues - IPT

Forno contínuo

Forno Batch

Sinterização por fase sólida:

A temperatura promove a união das partículas do pó por difusão. Isto ocorre a temperaturas abaixo do ponto de fusão do material, porém suficiente para criar um “pescoço” de ligação entre as partículas de pó.

Sinterização por fase líquida:

Outra maneira de sinterizar-se o material é utilizando-se dois materiais com ponto de fusão diferentes. O material com menor ponto de fusão se liquefaz e interconecta a partícula do outro pó.

WC-Co

Etapas Complementares

Calibragem ou Recompactação

• Proporcionar as tolerâncias dimensionais definitivas

• Melhorar as características físicas e mecânicas

• Melhorar o acabamento superficial

FILME

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Impregnação

Consiste no preenchimento dos poros da peça com óleo.

-Ação da capilaridade

-Infiltração metálica

Bucha Autobrificante antes da impregnação:

- 70% de material metálico

- 30% de poros vazios

(valores aproximados)

Impregnação:

A peça é submetida ao vácuo e à pressão, dentro de um recipiente com óleo aquecido

Bucha após a impregnação:

- 70% de material metálico

- 20% de poros com óleo

- 10% de poros vazio **

(valores aproximados)

Acabamentos

• Usinagem

• Tratamentos Superficiais

• Tratamentos Térmicos

Tratamentos Superficiais

• Ferroxidação (Steam treatment)

- Vedar a porosidade do sinterizado em aplicações onde seja exigida a estanqueidade.

- Aumentar a dureza superficial da peça para aplicações de desgaste - é um óxido extremamente duro - 1000HV 0.005.

- Melhorar a resistência à oxidação.

- Efeito estético: Melhorar a aparência da peça.

• Galvanização / Zincagem

- Protege a peça contra oxidação

• Níquel Químico

Após o processo de envelhecimento, a camada fica extremamente dura (acima de 1100HV 0.1)

Possui baixo coeficiente de atrito

Protege a peça contra oxidação

• Níquel Eletrolítico

Efeito estético: Melhorar a aparência da peça.

Proteção anticorrosiva, porém inferior ao níquel químico

Tratamentos Térmicos

• Têmpera e Revenimento

• Cementação

• Nitretação

CUIDADO!!! Endurecimento Total da Peça

Vantagens da Metalurgia do Pó-Bom desempenho em aplicações críticas de longa duração.

-Permite as mais variadas combinações de elementos químicos.

-Controle da porosidade.

-Formas intrincadas, com tolerâncias dimensionais fechadas.

-produz peças com características físicas e estruturais impossíveis de ser obtidas por outros processos

-Propriedades mecânicas inferiores (comparada com a fundida ou forjada)

-Segurança/Ambiente de trabalho (pós finos)

-Alto custo do ferramental

- Restrições no projeto da peça

-Variação de densidade x variação de propriedades

-Tamanho da peça limitada devido a potência de compactação -Produz porosidade residual

Desvantagens da Metalurgia do Pó

Custo comparativo: Metalurgia do Pó x Usinagem

Aplicações

Exemplos

DICAS DE PROJETO

Recomendação

• Peças de geometria complexa;• Peças pequenas;• Alto volume de produção;