Metalurgia do Pó. Introdução

Transcrição

1 Metalurgia do Pó Introdução

2 Peças automotivas e filtros

3 Metal Duro (Cermets)

4 Aplicações

5 Esquema geral do processo

6 Métodos Químicos de produção de pós Redução de óxidos Ex.: Fe3O4 Precipitação a partir de soluções Ex.: Ni Decomposição térmica Carbonilas (Fe, Ni, etc.)

7 Obtenção de pós por moagem Moinho de rolos Moinho de martelos Moinho de bolas

8 Moagem de Alta Energia Atritor Moinho Vibratório (SPEX) Moinho Planetário

9 Quebra e soldagem de partículas

10 Mechanical alloying

11 Obtenção de pós por Deposição Eletroquímica

12 Métodos de Atomização

13 Atomização a água e a gás

14

15 Configurações dos jatos de água

16 Configurações dos bocais

17 Atomização a vácuo

18 Atomização por disco rotativo

19 Atomização por eletrodo rotativo

20 Morfologia dos pós

21 Morfologia dos pós a - redução do óxido b deposição eletrolítica c moagem d atomização a água e atomização a gás

22 Misturadores

23 Prensagem uniaxial

24 Prensagem uniaxial

25

26

27 Pressões típicas

28 Efeitos da densidade

29 Distribuição de Densidades

30 Matriz Flutuante

31 Múltiplos Estágios

32 Prensagem Isostática

33 Prensagem Isostática a Quente

34 Injeção de pós

35

36 Comparação entre processos de compactação

37 Sinterização

38 Sinterização

39 Sinterização

40 Mecanismos Difusão no sólido c/ presença de fase líquida

41 Temperaturas típicas

42 Operações de acabamento Tratamentos térmicos Reprensagem (Calibragem) Infiltração Acabamentos superficiais

43 Métodos de Infiltração

44 Aspectos do design de peças sinterizadas

45 Outros Processos

46 Conformação por Spray Filme

47 Revestimento por Spray Filme

48 Formação do depósito por spray

49 Sinterização a LASER Filme 1 Filme 2

50 Caso: Bucha autolubrificante - Funcionamento de uma bucha comum -Funcionamento de uma bucha autolubrificante

51 Caso: Bucha autolubrificante Características exigidas: Diâmetro interno: 7,952 7,961 mm Diâmetro esférico: 15,95 16,05 mm Altura total: 10,973 11,227 mm Resistência Radial: 21,3 kgf Densidade: 5,5 6,0 g/cm 3 Porosidade: 20% Exemplo de aplicação Poros arredondados Características adicionais?

52 Caso: Bucha autolubrificante Composição química típica (% em peso) C Cu Pb Fe 1,2 3,0 1,5 94,3 C aumenta RM do Fe por SS, grafita livre (lubrificante sólido e absorve vibrações Cu edurecimento por precipitação Pb dificulta difusão do C em Fe (grafitizante)

53 Caso: Bucha autolubrificante Mistura Pós elementares e cera Lubrificante Tempo ~ 25 minutos QQ da mistura por medidas de Densidade aparente

54 Caso: Bucha autolubrificante Prensagem uniaxial (dupla ação) Sinterização em atmosfera levemente redutora Forno com 3 zonas: pré-sinterização (780oC), sinterização (1020oC), resfriamento Recompressão: para garantir tolerância interna de 9 micrometros

55 Caso: Bucha autolubrificante Impregnação Vácuo de ~ 0,9 atm Peça mergulhada em óleo SAE 30 uso geral SAE 10 eixos rápidos e de baixa carga SAE 5 baixas T ou grandes variações climáticas

56 Caso: Filamento de lâmpada T ~ 3000oC 1,5 a 300V Apenas 5% da energia é convertida em luz Filamento de uma lâmpada incandescente comum Lâmpada comum 60W: 580 mm 45 micrometros

57 Características exigidas Alta T de fusão Baixo coeficiente de dilatação (fadiga térmica) Resistência à fluência W: T f = 3410 o C, α = 4,5 x 10-6 o C -1 Adições (ppm) de óxidos de K, Si e Al

58 Redução carbotérmica do óxido de W Moagem (partículas de ~ 150 µm) Mistura com lubrificante Prensagem isostática (300 MPa) em molde de borracha: barra 4-30 mm x mm, densidade de ~ 56% Pré-sinterização: 1200 a 1400oC, 10 a 15 minutos, atm. de H 2

59 Caso: Filamento de lâmpada Sinterização: passagem direta de corrente, 5000 a 6000 A, atm. de hidrogênio, T ~ 2900 o C, 45 min densidade final ~ 85 a 95%

60 Caso: Filamento de lâmpada Sinterização

61 Caso: Filamento de lâmpada Conformação a quente Forjamento rotativo para barras de 4 a 7 mm (10000 rpm)

62 Caso: Filamento de lâmpada Barras mais espessas: trem de laminação (c/ recrist. e alívio de tensões) Espessura final: 2,5 mm Trefilação a quente: matrizes de metal duro (até 0,5 mm), diamante (até 5 µm), lubrificante: grafita

63 Referências KIMINAMI, Claudio S.; CASTRO, Walman B. e OLIVEIRA, Marcelo F. Introdução aos processos de fabricação de produtos metálicos, Blucher, São Paulo, KALPAKJIAN, Serope e SCHMID, Steven. Manufacturing processes for engineering materials, 5a ed., Pearson Education, New Jersey, A METALURGIA DO PÓ: alternativa econômica com menor impacto ambiental, Ed. Metallum Eventos Técnicos E Científicos, ISBN , 1ª ed., CHIAVERINI, Vicente, Metalurgia do pó, São Paulo: ABM, 4a ed., ASM International. ASM Handbooks Online,