La metalurgia en polvo, como su nombre lo indica, es un método de procesamiento que utiliza polvo de metal como materia prima, y se presiona y se sinteriza para hacer varios productos. Este no es un nuevo proceso y tecnología, e incluso se remonta al antiguo Egipto. Sin embargo, en la búsqueda actual del desarrollo sostenible y el desarrollo verde, está en línea con el desarrollo de los tiempos y se ha utilizado cada vez más. Hoy, echemos un vistazo a este método de fabricación, que puede proporcionar una nueva opción para el método de fabricación de piezas de todos.
PROCESO
La metalurgia en polvo es similar a la forja o la fundición, pero la diferencia es que su materia prima es el polvo de metal (comúnmente hierro, acero, cobre, etc.). Las materias primas en polvo se presionan a temperatura ambiente (calentadas en casos especiales) utilizando moldes complejos. El tamaño de la pieza de trabajo presionada está cerca del producto terminado, pero sus propiedades mecánicas aún son inestables. Para fortalecerlo aún más, se sinteriza a una temperatura cercana pero ligeramente más baja que el punto de fusión del metal utilizado. En este momento, la microestructura del producto cambiará, y se obtendrá un componente con dimensiones precisas y alta resistencia.
En términos generales, las piezas obtenidas por metalurgia en polvo se pueden usar directamente, pero también se pueden procesar para el procesamiento secundario según sea necesario, como el acabado, el tratamiento térmico, la electroplatación o el recubrimiento, el peening, etc., para mejorar o mejorar la tolerancia, la densidad, la resistencia, la forma, la resistencia a la corrosión y otras propiedades de las partes.
Ventajas de la metalurgia en polvo
En comparación con otras tecnologías de fabricación, la metalurgia en polvo no produce casi ningún desperdicio de material, la tasa de utilización del material supera el 97%, y puede formar directamente formas geométricas complejas y mantener un control de tolerancia a dimensiones estrictas en productos sinterizados, que pueden reducir o incluso eliminar completamente las operaciones de procesamiento en los procesos de fabricación tradicionales. Es por eso que lo llamamos tecnología de fabricación verde.
Además de los ahorros traídos por estos procesos, la metalurgia en polvo tiene su propia singularidad. Utiliza la ventaja de sus materias primas como polvos para lograr algunos controles que son difíciles o imposibles de lograr en el procesamiento tradicional, como el control de la relación de las combinaciones de composición química, el control de la microestructura y el control de la porosidad.
Usemos algunos ejemplos específicos de productos para mejorar la comprensión de todos.
1. Combine materiales que no se pueden disolver juntos
La metalurgia en polvo permite el procesamiento de combinaciones de materiales que generalmente se consideran incompatibles en una forma mixta íntima. Los ejemplos probados de tales aplicaciones de metalurgia en polvo incluyen:
Materiales de fricción para revestimientos de frenos y caras de embrague donde una gama de materiales no metálicos
(Se utiliza para impartir resistencia al desgaste o a los niveles de fricción de control) están incrustados en una matriz de cobre o hierro.
Carburos cementadosa menudo se usan para cortar herramientas, formar herramientas o abrasivos. Incluyen una fase dura unida a un metal, una microestructura que solo puede producirse mediante la sinterización de fase líquida a una temperatura por encima del punto de fusión del aglutinante. El carburo de tungsteno unido al cobalto es el ejemplo principal de este material, pero otros carburos cementados, incluidos una variedad de otros carburos, nitruros, carbonitruros u óxidos, también se pueden usar, y otros metales además de cobalto se pueden usar como aglutinantes (Ni, Ni-CR, níquel, cobalto, etc.).
Materiales de herramientas de corte de diamantesdonde la arena de diamante fina se dispersa uniformemente en una matriz de metal. Nuevamente, la sinterización de fase líquida se usa en el procesamiento de estos materiales.Materiales de contacto eléctrico como cobre/tungsteno, plata/óxido de cadmio.
2. Procesamiento de materiales con puntos de fusión muy altos
La tecnología de metalurgia en polvo puede procesar materiales con puntos de fusión muy altos, incluidos metales refractarios como tungsteno, molibdeno y tantalio. Dichos metales son difíciles de producir derritiendo y fundición, y generalmente son muy frágiles en el estado de reparto. La producción de billets de tungsteno fue una de las primeras aplicaciones de metalurgia en polvo, que posteriormente se utilizó para dibujar cables para lámparas incandescentes.
3. Productos con porosidad controlada
La tecnología de metalurgia en polvo puede producir productos con porosidad estructural controlada. Los elementos de filtro sinterizado son un ejemplo de dicha aplicación. Otro ejemplo importante son los cojinetes de retención de aceite o autolubricantes, una de las aplicaciones más antiguas de metalurgia en polvo, en la que la porosidad interconectada en la estructura sinterizada se usa para contener el aceite lubricante.
4. Productos con propiedades superiores
En ciertas aplicaciones específicas, los procesos de metalurgia en polvo a menudo pueden producir propiedades superiores a través de un excelente control de la microestructura, a diferencia de los procesos de fundición o forjado convencionales. Los buenos ejemplos de tales aplicaciones son:
Materiales magnéticos
Casi todos los imanes duros (permanentes) y aproximadamente el 30% de los imanes blandos se procesan de la materia prima en polvo.
Acero de alta velocidad
Los materiales procesados de metalurgia en polvo tienen una microestructura más fina y controlada que los productos forjados, con un mayor dureza y rendimiento de corte.
Aleaciones a alta temperatura a base de níquel o cobalto
Las superaltas a base de níquel o basadas en cobalto se utilizan en aplicaciones de motores aeroespaciales, donde los procesos de metalurgia en polvo pueden proporcionar un rango de composición y un control de microestructura que no se puede lograr convencionalmente, aumentando así las temperaturas y el rendimiento de operación.
Limitaciones de la metalurgia en polvo
Aunque la metalurgia en polvo tiene varias ventajas, todavía hay algunas limitaciones en su aplicación. Los puntos principales son los siguientes:
1. El tamaño y el peso de la parte son limitados:
La metalurgia en polvo requiere un proceso de presión, que usará una prensa. Por lo tanto, está limitado por el tonelaje de prensa actual, y el tamaño no se puede hacer muy grande, generalmente alrededor de 250 mm como máximo. Además, debido a la fluidez limitada del polvo metálico, todavía es difícil producir piezas que pesen más de 20 kg utilizando el proceso de metalurgia en polvo.
2. No es adecuado para aplicaciones de carga de impacto y dinámica
Dado que la densidad de las piezas de metalurgia en polvo suele ser baja, su resistencia y resistencia no son tan buenas como las piezas forjadas o mecanizadas. Los poros después de la compactación de polvo y la sinterización también afectarán las propiedades mecánicas del material. Esto hace que las piezas de metalurgia en polvo sean menos adecuadas para aplicaciones de alto estrés y alta tensión, como impacto y altas cargas dinámicas.
3. Mayores costos de equipos y moho
El proceso de metalurgia en polvo determina que debe usar moldes y equipos especiales, y el costo es relativamente alto. No es económico en la producción de lotes pequeños, por lo que la metalurgia en polvo suele ser adecuada para la producción a gran escala.(文章来源: iMechanics 机械)
