O material aqui apresentado poderá ser parcialmente ou totalmente copiado. Poderá também ser editado para montagem de outras apresentações, porém em

Transcrição

1 MINI CURSO METALURGIA DO PÓ (M/P): MÓDULO 2 Rev AGENDA: MERCADO CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO SINTERIZADO PORQUE USAR SINTERIZADOS? EXEMPLOS COMPARAÇÃO COM PROCESSOS CONCORRENTES RECOMENDAÇÕES BÁSICAS DE PROJETO O material aqui apresentado poderá ser parcialmente ou totalmente copiado. Poderá também ser editado para montagem de outras apresentações, porém em todos os casos o nome e/ou logotipo do autor deverão ser preservados. A identificação da Recompó - Rede Cooperativa da Metalurgia do Pó também deverá ser citada como fonte do material apresentado. M. PALLINI - METALDYNE 1

2 HISTÓRIA DO USO DOS METAIS Cobre A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente. Em 7700 anos somente 12 Metais eram usados Ferro Chumbo Mercúrio M/P ~ AC 5000AC 4000AC 3000AC 2000AC 1000AC Ouro Prata Estanho Um total de 24 Metais Foram descobertos até 1800 Imagem cedida por Metaldyne 2

3 MERCADO 3

4 VENDA DE PÓ DE FERRO POR REGIÃO EM % 14% 2% 17% 22% 39% 2% Total toneladas Europa América do Sul América do Norte Japão Coréia Índia China Ferro & Aço Convencional Pós de Ferro & Ferro ligado Fonte: - Höganäs AB 2007

5 UTILIZAÇÃO DE SINTERIZADOS NO MUNDO EM 2008 Motores/Controladores Industriais, hidráulica 5% Hardware 2% Eletrodomésticos 6% Equipamentos Escritório 2% Recreação,Hobby, Ferr. Manuais 12% Outros 5% Automotivo 68% Fonte: Metaldyne 5

6 UTILIZAÇÃO DE SINTERIZADOS NO BRASIL 2008 [2] 2% Autom otivo 1% 26% Ferram entas elétricas Motocicletas 70% Utilidades dom ésticas [1] 2% Outros UTILIZAÇÃO DE SINTERIZADOS NA CHINA % 10% 21% 11% Automotivo Motocicletas Ferramentas elétricas Máquinas e agricultura Utilidades domésticas 24% Buchas 22% [1] Utilidades domésticas inclui compressores herméticos [2] Dados obtidos de sinterizadores Fonte: - Höganäs Brasil 6

7 PEÇAS SINTERIZADAS EM CARROS (1995 ) 2009 (15) 22 kg (6) 12 kg (5) 10 kg Automotivo 70% (3,5) 6 kg A grande diferença na América do Norte é o uso intensivo de peças sinterizadas em câmbios automáticos. Fonte: Metaldyne / MPIF / EPMA / Höganäs AB

8 CLASSIFICAÇÃO DOS SINTERIZADOS PERANTE O MERCADO DESEMPENHO ESTRUTURAL ULTRAPASSADOS Bielas Planetários Polias Comp. Susp. Carcaças Inj. EGR Mancal Girab. Engrenagens Flanges Comp. Direção Pinhões Pivô Variador fase Oil Jet Produtos convertidos de fundidos ou usinados Anéis sensores Cubos Produtos Engenheirados APÓS ALGUNS ANOS... Miscelânia Feitos sob desenho, muito tempo no mercado (commodities) Fonte: Metaldyne

9 UTILIZAÇÃO DE SINTERIZADOS EM UM CARRO ATUAL COMPONENTES DE AÇO EM GERAL -Armações do air bag -Induzido e estatores de motores elétricos -Placa base da válvula EGR -Pinhões do levantador de vidros - Arruela do EGR -Núcleo da válvula EGR -Carcaça da válvula EGR -Carcaça do sistema cruise control -Anéis controladores de fluxo de ar condicionado ASSENTOS -Alavancas de ajuste -Lingüetas da trava -Mecanismo reclinagem espaçadores SUSPENSÃO -Guia da haste -Válvula de compressão -Cilindros -Pistões -Espaçadores -Placa de orifícios FREIOS -Anéis sensores ABS -Porca de ajuste -Ajustadores -Trava de freio cilindro mestre -Pistões -Insertos do induzido -Estatores -Induzidos -Acionadores -Carcaça de engrenagens DIREÇÃO -Colar da coluna de direção -Engrenagem da coluna de direção -Placa terminal -Alavanca de regulagem da altura do volante -Tampa do mancal de rolamento -Corpo da válvula tampa LIMPADORES DE PARABRISA -Acionamento -Trava excêntrica -Retentores TRANSMISSÃO -Anéis sincronizadores -Chavetas de retenção -Cubo conversor de torque -Pinhões -Engrenagem planetária -Polia dentada de tração -Trava de estacionamento MOTORES -Pinhões do planetário (motor de partida) -Sapata polar (motor de partida) -Núcleos magnéticos para bobinas de ignição -Placa de controle de emissões -Buchas para balancins -Engrenagens VVT -Tampa do eixo de comando das válvulas -Carcaça de válvulas de injeção de combustível -Espaçador de injetores de combustível -Núcleo magnético -Chave magnética (motor de partida) -Buchas e placas para ventiladores (sistema de arrefecimento) -Bielas -Mancais de girabrequim e eixo de comando de válvulas -Sensores de fase cames -Guia e assento de válvula

10 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO SINTERIZADO 10

11 PROCESSOS DA METALURGIA DO PÓ ADEQUAÇÃO ÀS APLICAÇÕES Microestrutura Composição Química Rota de Fabricação Compactação (C, WC, SWC, HIP) Laminação Extrusão Injeção Aspersão Densidade Dutilidade Magnetismo MISTURA DE PÓS PROCESSAMENTO PROPRIEDADES EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO ENSAIOS Tamanho Forma Empacotamento Sinterização (C, SH, HTS) Forjamento Resistência Condutividade Microestrutura Fonte: P/M Science R.M. German 11

12 METALURGIA DO PÓ (M/P) CONVENCIONAL - FLUXOGRAMA DE PROCESSO Imagem EPMA traduzida por Cofap-M. Marelli 12

13 A densidade tem papel fundamental nas propriedades dos aços sinterizados; O carbono é o elemento de liga mais comum, e como nos aços trabalhados, o mais efetivo no aumento da tensão de escoamento e ruptura. Fonte: PM School Höganäs 13

14 INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA E PROCESSAMENTO NA VARIAÇÃO DIMENSIONAL

15 INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO

16 COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO ENTRE DIVERSOS MATERIAIS AUMENTO DO DESEMPENHO MECÂNICO AÇO CONVENCIONAL MIM COMPONENTES DE ALTA RESISTÊNCIA (2C2S / SWC / WC / SH) METALURGIA DO PÓ CONVENCIONAL (CS) AÇOS FERRAMENTA METAL DURO SINTERIZADO FORJAD0 MANCAIS FILTROS O DESEMPENHO TEM LIGAÇÃO DIRETA COM A DENSIDADE ALUMÍNIO PLÁSTICO AUMENTO DA DENSIDADE Fonte: Workshop Grupo Setorial Sinterizadores 16

17 EVOLUÇÃO DAS APLICAÇÕES DOS SINTERIZADOS (>7,5 g/cc) (Sinter Forjado 7,8 g/cc) (<6,0 g/cc) Fonte: Workshop Grupo Setorial Sinterizadores, atualizado Pallini 17

18 DUREZA APARENTE VS. DUREZA DE PARTÍCULA Material Sólido: No ensaio de dureza HRC o indentador penetra em uma matriz sólida. Materiais Sinterizados: O indentador HRC penetra na matriz e nos poros. O resultado da dureza é a média entre as duas regiões (dureza aparente); Usando teste de micro dureza HV0,1, a dureza de partícula é medida. Convertendo-a podemos estimar a real dureza HRC. HRC Exemplo de Conversão de Micro dureza para HRC 50 HRC APARENTE 36 HRC APARENTE HV0.1 HRC ,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 Density - g/cc

19 FERRO PURO ATOMIZADO

20 AÇO CARBONO SINTERIZADO Atz. Fe-0,2%C / 7,15g/cc Atz.Fe-0,5%C / 7,10g/cc

21 AÇO SINTERIZADO COM CARBONO E COBRE ADICIONADOS Atz. Fe-2%Cu / 7,05g/cc Atz. Fe-4%Cu-0,6%C / 6,88g/cc

22 AÇO SINTERIZADO PRÉ LIGADO AO MOLIBDÊNIO COM ADIÇÕES DE CARBONO E COBRE *

23 AÇO SINTERIZADO LIGADO AO Ni/Cu/Mo POR DIFUSÃO COM ADIÇÃO DE CARBONO *

24 AÇO SINTERIZADO PRÉ LIGADO AO Ni/Cu/Mo POR DIFUSÃO COM ADIÇÃO DE CARBONO, TEMPERADO E REVENIDO * DENSIDADE: 7,18 g/cc Fe-1,5%Cu-1,8%Ni-0,5%C DUREZA APARENTE: 40 HRC DUREZA PARTÍCULA: 800 HV0,1

25 FERRO PURO ATOMIZADO COM ADIÇÃO DE Fe 3 P Atz. Fe-0,45%P / 7,13g/cc Dureza Aparente= 55 HRB Energia de Impacto= 80 J Hc = 120 A/m Bmax = 1,3 T µ = >3000

26 AÇO INOX 316L SINTERIZADO (TODOS ELEMENTOS PRÉ LIGADOS)

27 Resistência à Tração - MPa RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Comparação de Resistência Mat. Convencional vs. M/P Fe Speed Steel Alloy Steel Carbon Steel Nodular Iron Gray Iron OBS: Aços ferramenta sinterizados apresentam resistência superior aos convencionais! 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 Sinterizado Convencional Densidade g/cc Fonte: Ames / Atualização Pallini 27

28 PORQUE USAR SINTERIZADOS? 28

29 O QUE A M/P PODE OFERECER? Near net shape Tolerância dimensional Otimização do uso de material Menor Custo Acabamento superficial Flexibilidade de ligas Capabilidade de Processo Redução de peso Redução/eliminação de usinagem Fontes: Paper SAE

30 RAZÕES PARA USAR M/P Econômicas: Um componente sinterizado com qualidade comparável a um fundido ou trabalhado normalmente é mais barato que estes. M/P tipicamente usa mais de 97% da matéria prima original na peça acabada; Produz peças com excelente acabamento superficial; M/P é adequada a componentes com alto volume de consumo (permite automação), com formas intrincadas, com tolerâncias dimensionais fechadas; Apresenta consistência de processo (alto Cpk), e consequentemente baixo scrap; Peças sinterizadas tem bom desempenho em aplicações críticas de longa duração. Fonte: EPMA e P/M Science 30

31 APLICAÇÕES: Peças estruturais fabricadas com aço sinterizado (motor, câmbio, motor de partida, levantadores de vidro, amortecedores, etc...)

32 APLICAÇÕES: Compressores herméticos Pistões, Placas de Válvula, Bielas e Contra-Pesos fabricados com aços sinterizados

33 RAZÕES PARA USAR M/P Processo Único: Permite as mais variadas combinações de elementos químicos (ligas) e consequentemente microestruturas; Provê controle da porosidade, adequadas para aplicações como filtros (baixíssima densidade) até componentes com densidade teórica da liga (Bielas); Compósitos (metais reforçados com cerâmicos, SMC...); Habilidade de formar conjuntos utilizando peças sinterizadas com formas e/ou composições diferentes. Ideal para algumas aplicações: Componentes eletro/eletrônicos (Capacitores de tântalo poroso, Ímas, Núcleos Ferrite, Microencapsulados /Soft Magnetic Composite,etc...). Fonte: EPMA e P/M Science 33

34 APLICAÇÕES: Base de válvula recirculadora de gases (EGR) montada com 02 componentes com composições químicas distintas, que são compactados separadamente e unidos durante a sinterização. O centro da peça é fabricado em Fe-P e a parte externa em Fe. Fontes: Metaldyne 34

35 APLICAÇÕES: Mancais auto-lubrificantes Fabricados em bronze sinterizado

36 RAZÕES PARA USAR M/P Processo Cativo: Materiais refratários com alto ponto de fusão não podem ser obtidos economicamente por outros processos (filamentos de tungstênio para lâmpadas, metal duro, etc...); Produz formas complexas que seriam impossíveis ou impraticáveis por outro processo de transformação mecânica. Ecologicamente Melhor que os Processos Competidores: Menor consumo de energia na fabricação dos pós; Uso de elementos de menor impacto para o meio ambiente; É de fácil reciclagem; Uso eficiente da matéria prima (>97%). Fonte: EPMA e P/M Science-Randall M. German 36

37 APLICAÇÕES: Outros Processos Contatos Elétricos Escovas Materiais de Fricção Moldagem por Injeção Imãs de ferrite Filtros Sinterizados

38 APLICAÇÕES: RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Estator de motor elétrico fabricado com SMC, substituindo pacote de laminas estampadas, resultando em redução de massa e tamanho. A reciclagem também é favorecida. Fontes: Höganäs AB 38

39 ESTUDOS DE CASOS DE CONVERSÃO RELACIONADOS A: * Aumento de desempenho do produto final * Maior precisão dimensional * Aumento da resistência mecânica * Melhoria nas propriedades tribológicas * Propriedades autolubrificantes * Eliminação de processos poluentes * Redução de custo * Redução do ruído * Redução do número de etapas de fabricação * Redução do número de componentes na peça * Redução do lead-time de fabricação * Redução do peso final

40 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística Amortecedor de suspensão. Projeto original: Material: aço ABNT 12L14 Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra sextavada. Porca da haste Conversão para o sinterizado: Material: aço sinterizado MPIF F Processo: compactação, sinterização, calibração, rosqueamento e ferrox. Comentários: Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem antes da montagem da peça.

41 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística - Bomba de direção hidráulica. Projeto original: Aço torneado, brochado, tratado termicamente, errado/retificado (10 canais), e retificado nas faces. Sinterizado Blank de rotor Automotivo 70% Conversão para o sinterizado: MPIF-FLC4608, compactado, sinterizado e simultaneamente tratado termicamente (sinterhardening), e retificado. Usinado Comentários: Fluxo de processo reduzido de 06 etapas para 03 etapas, além do fato de todos os rasgos e o entalhado serem gerados simultaneamente na etapa de compactação do sinterizado.

42 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística Amortecedor de suspensão. Projeto original: Material: aço ABNT 12L14 Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra. Conversão para o sinterizado: Material: aço sinterizado MPIF F Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação), ferrox. Comentários: Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem antes da montagem da peça. Arruela suporte

43 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística Motor diesel. Projeto original: Polia em aço estampado e repuxado. Cubo em aço estampado. Montagem com parafusos. Conversão para o sinterizado: Aço sinterizado DIN Sint D10 Compactado, sinterizado, calibrado, usinado. Polias Estampadas Comentários: Redução de custo em função da unificação em uma única peça, eliminando componentes e operação de montagem. Maior precisão dimensional e acabamento superficial, com melhoria do desempenho e aumento da vida.

44 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística - Caixa de transmissão. Projeto original: Material: latão Processo: forjado e usinado (2 operações). Conversão para o sinterizado: Material: aço sinterizado MPIF FN Processo: compactação, pré-sinterização, recompactação, sinterização, usinagem (1 operação) e carbonitretação. Comentários: Vantagem no aumento da resistência mecânica do componente. Anel de sincronização

45 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio). Usinado Projeto original: Ferro fundido. Usinado, tratado termicamente e polímero injetado nas sapatas. Conversão para o sinterizado: Aço sinterizado DIN Sint D39 Compactado, sinterizado, calibrado, usinado, tratado termicamente, e é montada uma sapata polimérica anti-fricção. Garfo de engate 3ª e 4ª Comentários: Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas.

46 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio). Projeto original: Ferro fundido. Usinado. Conversão para o sinterizado: Aço sinterizado DIN Sint D39 Compactado, sinterizado, calibrado, usinado. Garfo de engate do reverso Comentários: Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas.

47 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística Motor diesel, refrigeração de pistão Projeto original: Aço Corpo fabricado com perfil cortado, usinado, furado. Conversão para o sinterizado: MPIF-FC0208, corpo moldado, sinterizado e ferroxidado. Borrifador de óleo Comentários: Foram eliminadas 03 operações de usinagem do corpo. Demais operações (montagem do tubo e brazagem) foram mantidas.

48 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística - Engrenagem Projeto original: Chapa estampada. Aço trefilado, usinado, cementado e tratado termicamente. Conversão para o sinterizado: Aço sinterizado MPIF FC Compactado e sinterizado. Engrenagem Comentários: O processo resultava em uma peça com baixa precisão dimensional que encurtava a vida do produto final. A peça sinterizada é um monocomponente cujo material possui 0,5% de carbono. Mesmo sem o tratamento térmico a peça dobrou a vida útil do produto final.

49 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística - Tampa da polia do alternador Projeto original: Material: aço SAE Processo: porca usinagem (2 operações). corpo usinagem (5 operações), montagem da porca por interferência. Conversão para o sinterizado: Material: aço sinterizado MPIF F Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação) e ferrox. Usinado Tampa de polia Comentários: O componente foi reprojetado para adaptação ao sinterizado, sendo feito em uma só peça, com ganho da operação de montagem e da qualidade do conjunto.

50 Exemplo de conversão Aplicação: Automobilística - Capa de mancal de eixo de comando, motor diesel. Projeto original: Ferro fundido Usinado, cortado, furado, colocadas buchas de localização. Capa de mancal Conversão para o sinterizado: MPIF-FC0208 compactado, sinterizado e dividido por fratura. Comentários: O sinterizado já é compactado com os furos de montagem. Passa depois por uma etapa de fratura que acaba por dispensar o uso de buchas localizadoras e torna-se um poka-yoke de montagem. Esta peça ganhou um premio de design da MPIF em 2006.

51 Análise de custos Biela (x forjado) Liga: Fe-Cu-C Vantagens: redução de custo em relação ao forjado, pequena variação de peso (2g), homoneneidade microestrutural e maior resistência à fadiga

52 Análise de custos Engrenagem (x usinado) Liga: Fe-Ni-Cu-Mo-C Vantagens: redução de custo, redução de etapas de usinagem e eliminação de tratamento térmico (liga auto temperante).

53 COMPARAÇÃO COM PROCESSOS CONCORRENTES 53

54 M/P comparada com outros processos: Resistência vs Complexidade Alta Forjados Resistência Média Estampados Fundidos Sinterizados Usinados Baixa Plásticos Muito Pobre Pobre Média Boa Muito boa Tolerâncias Fonte: Höganäs, modificado por Pallini 54

55 M/P comparada com outros processos: Tolerância IT Fonte: P/M Science R.M. German 55

56 M/P comparada com outros processos: Resistência Fonte: MPIF P/M Design Book atualizado por M. Pallini 56

57 Tolerâncias RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fonte: The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

58 Tolerâncias RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fonte: The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

59 Life Cycle Assessment (LCA) Produção da matéria-prima RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fabricação do produto Fim da vida Montagem e uso Período de vida Influência no Impacto Ambiental Reciclagem Sinterizado Convencional PROCESSO ECOLOGICAMENTE CORRETO! 0 Explo ração mineral A quecimento glo bal Reação fotooxidante A cidificação Desbalanceamento de nutrientes Toxidade humana Fonte: LCA of Powder Metallurgy, Jan Tengzelius Höganäs AB 59

60 EXEMPLO: USO EFETIVO DA MATÉRIA PRIMA EM BIELAS Matéria Prima Blank moldado/forjado Biela usinada acabada 1800 Massa do material (gramas) % Utilização 85% Utilização 0 Forjamento Convencional (40% do material inicial) Sinterizado Forjado (80% do material inicial) Fonte: Metaldyne

61 REQUISITOS DO CONSUMIDOR: ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL, REDUÇÃO DE EMISSÕES, E REDUÇÃO DO CONSUMO ENERGÉTICO Forças Motrizes Globais: Aumento de preço do petróleo; Aumento de instabilidades na região dos países produtores de petróleo; Aumento do consumo global (BRIC); Políticas de energia e emissões (USA-E10, E85, B20, EURO 5); Legislações governamentais; Meio ambiente (Global warming); Preferências do consumidor (eficiência). O SINTERIZADO CONTRIBUI PARA A SATISFAÇÃO DO CONSUMIDOR, POIS REDUZ PESO, ECONOMIZA ENERGIA, E É AMIGÁVEL PARA COM O MEIO AMBIENTE Preço do petróleo & Instabilidades Legislações governamentais Selo verde / Amigo do ambiente Necessidades do usuário final Fonte: Metaldyne

62 DESIGN 62

63 PROJETANDO UMA PEÇA SINTERIZADA: Tamanho da peça: Os limites básicos do tamanho da peça sinterizada são a compressibilidade do pó base e tonelagem da prensa, porém existem alguns valores típicos para aços sinterizados: área: < 320cm2; comprimento: 1,5...75mm; parede: > 1,5mm; comprimento/diâmetro: 5/1; (área para não ferrosos: < 480cm2); Volume mensal: Devido ao custo do ferramental, tempo de setup, e velocidade de moldagem um volume mínimo deve ser negociado. O valor típico de mercado é > peças/mês, porém volumes menores podem ser negociados caso a caso; Requerimentos físicos e mecânicos: As normas fornecem uma vasta gama de propriedades de projeto que auxiliam o projetista na escolha do material mais adequado para a aplicação. Tipicamente aços sinterizados com densidade entre 6,4...6,9g/cc substituem FoFo cinzentos e aços carbono, enquanto que densidades entre 7,0...7,4g/cc substituem FoFo nodulares e aços de construção mecânica. Sinterizados forjados ou sem poros podem substituir aços convencionais de alto desempenho. Propriedades específicas além das encontradas nas normas devem constar nos desenhos; 63

64 PROJETANDO UMA PEÇA SINTERIZADA (CONT.): Efeito da Densidade: A densidade varia de acordo com a pressão aplicada e outros parâmetros de processo (aditivos, ferramental (geometria da peça), tipo de prensa, etc...). É importante lembrar que além das propriedades mecânicas, outras características críticas da peça também são afetadas pela densidade, como por exemplo, condutividade térmica/ magnética e módulo de elasticidade (fortemente), coeficiente de Poisson e expansão térmica (moderadamente); Dureza Aparente: Devido a porosidade típica dos sinterizados, durezas macro Vickers ou Rockwell não podem ser comparadas diretamente com os materiais convencionais. Por exemplo um aço sinterizado temperado pode apresentar 30 HRC, e dureza de partícula Vickers HV0,1 de 650, que corresponde a ~58HRC; Geometria da Peça: A geometria da peça deve ser compatível com a direção vertical da compactação. Rebaixos, reentrâncias, e roscas devem ser usinadas em operação secundária. Diferenças significativas de altura na área transversal da peça vão requerer movimentos especiais do ferramental. Tipicamente prensas/ferramentais permitem peças com até 05 níveis de altura. Alturas superiores a 25 mm vão causar variações de densidade do topo (máx.) até o meio da peças (mín.). 64

65 Normas RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ As normas de materiais contém informações necessárias para fabricação e caracterização do produto: - Composição química do material: %Ferro, %Cobre, % Carbono, - Propriedades físicas: densidade, condutibilidade térmica e elétrica, coeficiente de expansão térmica - Propriedades mecânicas: dureza, resistência à ruptura, resistência ao impacto, alongamento, res. à fadiga/rcf... - Propriedades magnéticas: força coerciva, Indução magnética, Permeabilidade magnética, - Resistência à corrosão, etc 65

66 Normas relacionadas a M/P - MPIF EUA (é a norma com mais informações e a mais utilizada atualmente) - SAE - EUA - ASTM - EUA - DIN (SINT) - Alemanha - JIS - Japão - BS - (Grã Bretanha) - ISO - (Internacional) - EN - (Comunidade Européia) e também normas criadas pelo próprio cliente, fundamentadas ou não em normas internacionais. Imagens cedidas por Metaldyne 66

67 Norma Din SINT Tolerâncias muito abertas! Fonte: DIN-EN

68 Norma MPIF35 RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fonte: MPIF

69 Norma MPIF35 RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fonte: MPIF

70 Norma MPIF35 RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fonte: MPIF

71 Norma MPIF35 RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fonte: MPIF

72 Norma MPIF35 RECOMPÓ REDE COOPERATIVA DE METALURGIA DO PÓ Fonte: MPIF

73 DICAS BÁSICAS DE PROJETO DE UMA PEÇA SINTERIZADA Todos detalhes da peça que estão no sentido da moldagem podem ser fabricados; Existirá uma variação de densidade ao longo da peça, de acordo com o processo de prensagem escolhido (vide abaixo). Ação Simples Ação Dupla Matriz Flutuante Imagem cedida por Metaldyne 73

74 Peças com vários degraus demandam punções múltiplos Peça Este tipo de ferrramental normalmente é caro! The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech, 1996 Matriz Punção 1 Puncão 2 Puncão 3 Macho 74

75 Múltiplos degraus com matriz com projeção (Shelf Die) Shelf die Este tipo de ferramental é uma alternativa economica ao anterior, porém dificulta o controle da densidade ao longo da peça 1,5 mm mínimo! The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

76 Dicas de Projeto: Cantos vivos e raios Vista de topo Possível Preferível The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

77 Dicas de Projeto: Chanfros de M/P W mín. = 0,125 mm W típico = 0,250 mm Canto vivo na ferramenta causa quebra prematura! 30 a 45 H Peça Punção The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

78 Dicas de Projeto: Raios / Acabamentos Puncão Esta parede fina no punção vai fraturar rapidamente em serviço! R R 0,25 mm típico Evite Preferível A linha de junção pode ser eliminada por tamboreamento posterior, caso necessário The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

79 Dicas de Projeto: furo cego Evite Preferível Preferível The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

80 Dicas de Projeto: Rebaixos Deve ser usinado Evite Preferível The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

81 Dicas de Projeto: Saídas / Conicidade 2º min Evite 7º min Preferível Se possível, colocar raios Evite Preferível The Powder Metallurgy Electronic Design Guide, Precitech,

82 RECADO AOS ENGENHEIROS DE PRODUTO & PROJETISTAS REALIDADE -Um novo componente normalmente já está definido pela engenharia antes da área comercial iniciar as cotações; -Nem sempre a M/P é considerada no primeiro momento; -As tolerâncias de projeto e/ou montagem não são bem estudadas. O mesmo aplica-se às propriedades de resistência; RECOMENDAÇÃO: -Contatar o fabricante de sinterizado no início do projeto do componente; - O papel aceita tudo. Dimensões determinadas pelo departamento de engenharia nem sempre podem ser atingidas em regime de produção. Considerar as limitações e vantagens da M/P, escolhendo a melhor relação entre requerimentos técnicos e de montagem e o que pode ser produzido. 82

83 O conteúdo desta apresentação foi referenciado na obra A Metalurgia do Pó Alternativa econômica com menor impacto ambiental Créditos (Clique sobre o logo para acessar o site) Coordenação: Marco Pallini - Metaldyne marcopallini@metaldyne.com