MATERIALES SINTERIZADOS

MATERIALES SINTERIZADOS

INTRODUCCIÓN A LA PULVIMETALURGIA

MARCO DE REFERENCIA

Dentro de las variadas tecnologías para trabajar el metal, la Pulvimetalurgia es el más diverso dentro de éstas. El atractivo mayor de la Pulvimetalurgia (PM) es la habilidad de fabricar piezas de formas complejas con excelentes tolerancias y de alta calidad relativamente barato. En resumen, la PM toma polvos metálicos con ciertas características como tamaño, forma y empaquetamiento para luego crear una figura de alta dureza y precisión. Los pasos claves incluye la compactación del polvo y la subsiguiente unión termal de las partículas por medio de la sinterización. El proceso utiliza operaciones automatizadas con un consumo relativamente bajo de energía, alto uso de materiales y bajos costos capitales. Estas características hacen que la PM se preocupa de la productividad, energía y materiales primas. Consecuentemente, el área está creciendo y reemplazando métodos tradicionales de formar metales. Además, PM es un proceso de manufactura flexible capaz de entregar un rango amplio de nuevos materiales, micro estructuras y propiedades. Todo esto crea un nicho único de aplicaciones para la PM, como por ejemplo compuestos resistentes al desgaste.

El proceso de la PM se confía en una mirada filosófica distinta a aquellas en la fabricación tradicional de componentes metálicos. Específicamente, la versatilidad de la PM da un horizonte expandido en el procesamiento de materiales: química, tratamiento térmico y micro estructuras son variables y la distribución de las fases y los micro constituyentes sin controlados.

Las aplicaciones de la PM son bastante extensivas. Algunos ejemplos del uso de polvos metálicos: filamentos de tungsteno para ampolletas, restauraciones dentales, rodamientos auto-lubricantes, engranes de transmisión de automóviles, contactos eléctricos, elementos de combustible para poder nuclear, implantes ortopédicos, filtros de alta temperatura, pilas recargables, y componentes para aeronaves.

La tabla 1.1 provee una colección de usos típicos de componentes provenientes de la PM. A pesar de que esta diversidad de crecimiento nos ayude, el estudio para desarrollar esta tecnología se hace difícil.

Tabla 1.1 Ejemplos de usos de Polvos Metálicos

APLICACIÓN EJEMPLOS DE USO

abrasivos ruedas polidoras metálicas, equipos de molienda

agricultura covertores de semillas, equipos de jardín y cesped

aeroespacio motores dejet, escudos de calor, boquillas de turbina

automóviles válvulas, engranes, varillas

químicos colorantes, filtros, catalíticos

construcción techado de asfañto, calafatear

eléctrico contactos, conectores

electrónico tintas, paquetes microelectrónicos, lavatorios de calor

hardware candados, herramientas, herramientas de cortte

tratamiento de calor calderas, termocuplas, bandejas de correa

industrial absorción de sonido, herramientas de corte

uniones soldadores, electrodos, llenado de soldadura

lubricación grasas

magnético relays, imanes, núcleos

manufactura moldes, herramientas, rodamientos

medicina/dental implantes de cadera, fórceps, amalgamas

metalúrgico recubrimiento metálico, aleaciones

nuclear escudos, filtros, reflectores

equipos de oficina copiadores, cámaras, fotocopiadores

artillería fusiles, munición, penetradores

personal vitaminas, cosméticos, jabones, lápices

petroquímico catalíticos, brocas

plásticos herramientas, moldes, llenadores, cemento, superficies de desgaste

imprenta tintas, laminates

pirotécnicos explosivos, combustible, colorantes, bengalas

DEFINICIONES

Algunos términos deberán ser entendidos antes de comenzar con la PM. Primero, un polvo está definido como un sólido finamente dividido , más pequeño que 1mm. En muchos casos el polvo será metálico, a pesar de instancias en que sean combinados con otros elementos como cerámicos o polímeros. Una característica importante del polvo es la relación alta entre el área de superficie y volumen. Las partículas muestran un comportamiento entre aquella del metal y de un líquido. Polvos fluirán bajo el efecto de gravedad para llenar un molde o contenedor, por lo tanto en este caso se comporta como un líquido. Son compresibles con un gas, pero la compresión del polvo metálico es esencialmente irreversible, así como la deformación plástica de un metal. Por ende, los polvos metálicos son fácilmente formados con el comportamiento deseable de un metal luego de ser procesado.

La PM es el estudio del procesamiento de polvos metálicos, incluyendo la fabricación, caracterización y conversión de polvos metálicos en componentes ingenieriles útiles. Las secuencias de procesamiento involucra la aplicación de leyes básicas de calor, trabajo y deformación. Es el procesamiento la que cambiará la forma, propiedades y estructura del polvo para obtener el producto final.

Tres pasos primordiales se ilustra en la figura 1.1.

PROCESAMIENTO DE PULVIMETALURGIA

Figura 1.1 el flujo conceptual de la PM del polvo durante el proceso hasta el producto final. Se ejemplifica cada paso.

Primero se encuentra el área etiquetado por "POLVOS" la que concierne la naturaleza de lo polvos. Énfasis se da a la fabricación, clasificación, caracterización y manejo de los polvos. Segundo punto concierne el muestreo, seguridad, empaquetamiento y transporte. La examinación de tamaños y formas de los polvos son actividades comunes e importantes en el área de las tecnologías de polvos. Las actividades de consolidación tradicional de polvos incluye compactación y sinterización. Las preocupaciones en esta etapa son la formación y densificación delos polvos. Finalmente, el flujo termina haciendo énfasis en las propiedades finales, haciendo hincapié en la microestructura del producto.

Decisiones concernientes en el tipo de polvo y su fabricación influye en cual fácil será la compactación y sinterización. De esta misma manera, el tipo de secuencia de consolidación aplicado al polvo afectará las propiedades del compacto final y metas específicas de algunas propiedades requieren que se ponga suma atención en el polvo, procesamiento y química.

BREVE HISTORIA

Los primeros usos de polvos metálicos han sido rastreados hacia varios lugares. Por ejemplo, polvos de oro fueron fusionados sobre joyas por los Incas, y los Egipcios utilizaron polvos de acero en el año 3000 AC. Otro ejemplo de

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