Influência da Moagem de Alta Energia na porosidade de produtos da metalurgia do pó



Documentos relacionados
METALURGIA DO PÓ (SINTERIZAÇÃO) 1. Introdução Transformação de pó de metais em peças pela aplicação de pressão e calor (sem fusão do metal base).

DIAGRAMA Fe-C. DIAGRAMA Fe-Fe 3 C

METALURGIA DO PÓ METALURGIA DO PÓ

5. Resultados e Análises

MATERIAIS METÁLICOS AULA 5

TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Escola Politécnica de Pernambuco Departamento de Ensino Básico PROGRAMA

Escola de Engenharia de Lorena USP - Cinética Química Capítulo 05 Reações Irreversiveis a Volume Varíavel

Propriedades Mecânicas dos Aços DEMEC TM175 Prof Adriano Scheid

EFEITO DA ESTRUTURA BAINÍTICA EM AÇOS PARA ESTAMPAGEM

RELAÇÃO DO TEMPO DE SINTERIZAÇÃO NA DENSIFICAÇÃO E CONDUTIVIDADE ELÉTRICA EM CÉLULAS À COMBUSTÍVEL. Prof. Dr. Ariston da Silva Melo Júnior

ESTUDO DA POROSIDADE EM AÇO INOXIDÁVEL DÚPLEX OBTIDO POR MOAGEM DE ALTA ENERGIA

POROSIMETRIA AO MERCÚRIO

Comparação entre Tratamentos Térmicos e Método Vibracional em Alívio de Tensões após Soldagem

Telecurso 2000 Processos de fabricação Peça; Retalho; Tira.

Ensaio de fadiga. Em condições normais de uso, os produtos. Nossa aula. Quando começa a fadiga

TECNOLOGIA MECÂNICA. Aula 08. Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas (Parte 2) Tratamentos Termo-Físicos e Termo-Químicos

Influence of Austenitizing Temperature On the Microstructure and Mechanical Properties of AISI H13 Tool Steel.

SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO

Curso de Engenharia de Produção. Processos de Fabricação

Radiologia Industrial. Radiografia de Soldas. Agenda. Tubulações e Equipamentos 23/08/2009. Walmor Cardoso Godoi, M.Sc.

A TECNOLOGIA APLICADA EM TUBOS E PERFIS FERRITES & IMPEDERS APLICAÇÕES

PROF. KELTON WADSON OLIMPÍADA 8º SÉRIE ASSUNTO: TRANSFORMAÇÕES DE ESTADOS DA MATÉRIA.

4.Materiais e métodos

Propriedades dos Materiais CAP 3

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

ÍNDICE CORROSÃO E MEDIDAS DE PROTEÇÃO ESPECIFICAÇÃO DE AÇOS, LIGAS ESPECIAIS E FERROS FUNDIDOS (Módulo I)... 4 ACABAMENTO DE SUPERFÍCIE...

XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO

BR KM 47 - GUARAMIRIM SC Fone Fax nitriondobrasil@terra.com.br

Disciplina CIÊNCIA DOS MATERIAIS A. Marinho Jr. Materiais polifásicos - Processamentos térmicos

Quando juntamos duas espécies químicas diferentes e, não houver reação química entre elas, isto é, não houver formação de nova(s) espécie(s), teremos

Curso de Engenharia de Produção. Processos de Fabricação

RECUPERAÇÃO TÉRMICA DE AREIA DESCARTADA DE FUNDIÇÃO (ADF)

Instituto Educacional São João da Escócia Colégio Pelicano Curso Técnico de Eletrônica. FET - Transistor de Efeito de Campo

Reações a altas temperaturas. Diagrama de Equilíbrio

Tratamento Térmico. Profa. Dra. Daniela Becker

Aplicação de Técnicas de Processamento e Análise de Imagem na Análise Automática da Quantidade e do Tamanho do Grão em Imagens Metalográficas

Papel. Etapa 6- Esta etapa trata-se do papel sendo utilizado por seus consumidores em diversas formas, como em livros, cartas, jornais, etc.

CURSO DE AQUITETURA E URBANISMO

Introdução Vantagens e Desvantagens A Quente A Frio Carga Mecânica Matriz Aberta Matriz Fechada Defeitos de Forjamento

TESTES REFERENTES A PARTE 1 DA APOSTILA FUNDAMENTOS DA CORROSÃO INDIQUE SE AS AFIRMAÇÕES A SEGUIR ESTÃO CERTAS OU ERRADAS

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SÃO PAULO CEFET-SP. Tecnologia Mecânica

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Departamento de Engenharia Civil, Materiais de Construção I 3º Ano 1º Relatório INDÍCE

Material para Produção Industrial. Ensaio de Compressão. Prof.: Sidney Melo 8 Período

Considerações sobre redimensionamento de motores elétricos de indução

Tratamentos térmicos de ferros fundidos

Apresentação Digimet Plus 5G MIPS Sistemas Ltda.

CAVEX Hidrociclones. Excellent Minerals Solutions. Máxima eficiência e menor custo de operação

1. PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA

Capítulo 3 Propriedades Mecânicas dos Materiais

Aula 3: Forjamento e Estampagem Conceitos de Forjamento Conceitos de Estampagem

Ensaios Mecânicos de Materiais. Aula 12 Ensaio de Impacto. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

REFINO DE GRÃO ATRAVÉS DE TRATAMENTO TÉRMICO SEM MOVIMENTAÇÃO DE MASSA

Testando Nanotubos de Carbono : Sensores de Gás

ESTA PROVA É FORMADA POR 20 QUESTÕES EM 10 PÁGINAS. CONFIRA ANTES DE COMEÇAR E AVISE AO FISCAL SE NOTAR ALGUM ERRO.

5 DISCUSSÃO. 5.1 Influência dos resfriadores no fundido. Capítulo 5 77

Aspectos ambientais da energia aplicada em reações químicas

FORMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR ENTRE HOMEM E MEIO AMBIENTE

Instruções de Montagem / Operação / Manutenção. Porta de Explosão

AÇOS ESTRUTURAIS. Fabio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D. 1

FACEAMENTO DA SUPERFÍCIE DE ASSENTAMENTO DO CONJUNTO DE FORÇA DO MOTOR DIESEL DE LOCOMOTIVAS GE

TIJOLOS DO TIPO SOLO-CIMENTO INCORPORADOS COM RESIDUOS DE BORRA DE TINTA PROVENIENTE DO POLO MOVELEIRO DE UBA

Assim como em qualquer problema de engenharia, existem limitações e exigências que você deve cumprir. Aqui estão as diretrizes.

Engenharia de Controle: Sensores. P rof. M sc. M arcelo A. de O liveira

Performance Ratio. Conteúdo. Factor de qualidade para o sistema fotovoltaico

Peneira de Tambor Rotativo ROTAMAT Ro 2

Introdução à Química Inorgânica

Processo de fundição: Tixofundição

UNIVERSIDADE SANTA. Objetivo Metodologia Introdução. Método Experimental Resultados Experimentais Conclusão Grupo de Trabalho

Física Experimental B Turma G

AMOSTRAGEM AMOSTRAGEM

Sistema de Gestão Ambiental. Seis Sigma. Eco Six Sigma

Observação do Contato Concreto-Solo da Ponta de Estacas Hélice Contínua

TIPOS DE termômetros. e termômetros ESPECIAIS. Pirômetros ópticos

Aço é uma liga metálica composta principalmente de ferro e de pequenas quantidades de carbono (em torno de 0,002% até 2%).

GLOSSÁRIO DE TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS

EFEITO DA TEMPERATURA DE CALCINAÇÃO NAS PROPRIEDADES TEXTURAIS DE ÓXIDO DE NIÓBIO

Sumário Executivo. Amanda Reis. Luiz Augusto Carneiro Superintendente Executivo

Características e informação nutricional do ovo

Mecânica dos Fluidos. Aula 17 Bombas Hidráulicas. Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

Critérios de falha. - determinam a segurança do componente; - coeficientes de segurança arbitrários não garantem um projeto seguro;

COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS SOB TENSÃO. Prof. Rubens Caram

Processo de Fabricação I. Metalurgia do Pó. Prof.: João Carlos Segatto Simões

Aditivos VISCOPLEX. para formulações lubrificantes ecológicas

OS EFEITOS DOS CUSTOS NA INDÚSTRIA

Sólidos, líquidos e gases

TM703 Ciência dos Materiais PIPE Pós - Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais

Ciclo de vida do alumínio é mais ecológico que aço e magnésio

Resultados e Discussões 95

Areias e Ambientes Sedimentares

QUESTÃO 24 PETROBRÁS / 2008

FACULDADE DE FARMÁCIA DA UFMG DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS

OBTENÇÃO DE AÇO ROLAMENTO PELA ROTA DA METALURGIA DO PÓ. Jai Pedro do Santos*, João Batista Ferreira da Silva*, Gilbert Silva**, Vera Lucia Arantes**.

Ficha de Inscrição do 17º Prêmio Expressão de Ecologia

A primeira análise do ciclo de vida da embalagem de leite UHT em toda a Europa

RELATÓRIO TÉCNICO. Joaquim Carneiro

Você sabia. As garrafas de PET são 100% recicláveis. Associação Brasileira da Indústria do PET

Power Pipe Line. Redes de Ar Comprimido

Transcrição:

Influência da Moagem de Alta Energia na porosidade de produtos da metalurgia do pó Kahl Zilnyk (UEPG) E-mail: 061040724@uepg.com Osvaldo Mitsuyuki Cintho (UEPG) E-mail: omcintho@uepg.com Resumo: Neste trabalho, foi investigada a influência do tempo de moagem na porosidade final de amostras feitas a partir de aço carbono em pó, processado em moinho do tipo SPEX. As amostras foram submetidas a metalografia quantitativa, para estimar a fração do volume ocupada por poros. Concluiu-se que a porosidade primeiro aumenta com a moagem, e depois diminui até atingir um patamar estável, acompanhando o tamanho de partícula do pó. Palavras-chave: Porosidade, metalurgia do pó, moagem de alta energia, aço eutetóide. 1. Introdução A Metalurgia do Pó, ou powder metallurgy (PM) em inglês, é uma forma de processamento já desenvolvida e bem estabelecida industrialmente para a fabricação de componentes ferrosos e não ferrosos. A PM é economicamente vantajosa frente a outras técnicas de produção, uma vez que minimiza a necessidade de usinagem e acabamento superficial, e mantém uma estreita tolerância dimensional. Geralmente, o processo de fabricação por PM incluía obtenção do pó, o processamento prévio deste pó, compactação a frio, sinterização e acabamento (ROCHMAN, 1999). Por produzir componentes inteiriços a partir de matérias primas em pó, produtos da metalurgia do pó sempre apresentam uma porosidade residual. Em geral deseja-se um produto final com a menor porosidade possível, para que a resistência mecânica não seja comprometida, mas em certas aplicações onde o peso é um fator determinante para a escolha de materiais e processos, um material resistente, ainda que poroso, pode ser preferível, como em aplicações aeronáuticas (por exemplo: ímãs para sensores e motores) ou então na fabricação de mancais auto-lubrificantes (POQUILLON, 2002). A Moagem de Alta Energia (MAE) é uma técnica de processamento de pós que permite a produção de materiais homogêneos partindo da mistura de pós elementares. Desenvolvida a partir da década de 1960, é utilizada para obter materiais nanoestruturados, reações no estado sólido, materiais amorfos, ligas metaestáveis e soluções sólidas supersaturadas. O moinho do tipo SPEX é o de maior poder energético, porém de menor produção, em volume de material. Seu princípio de funcionamento consiste em um recipiente, contendo bolas de moagem e o material a ser moído, vibrando simultaneamente em torno dos três eixos, gerando uma elevadíssima freqüência de choques entre as bolas e as bolas e as paredes do recipiente (SURYANARAYANA, 2001). No início do processo de moagem, as partículas frágeis são fragmentadas e as partículas dúcteis tornam-se achatadas por um processo de microforjamento. As partículas achatadas sofrem soldagem, enquanto as partículas frágeis são distribuídas na superfície do

material mais mole (NOWOSIELSKI, 2005). Com isso, há um aumento do tamanho de partícula, como se observa em (a) e (b) na figura 1. As partículas também sofrem fraturas, as quais tendem a refiná-las. Em um segundo estágio do processo, a fratura torna-se mais comum que a soldagem das partículas. Com o decorrer da moagem, ambos os fenômenos, soldagem e fratura, entram em equilíbrio e o tamanho de partícula segue praticamente constante, como em (c) e (d) na figura 1. O material frágil depositado na superfície do material dúctil é incorporado em sua matriz. Em estágios extremos, ocorre a amorfização do material (SURYANARAYANA, 2001); Figura 1. Variação do tamanho de partícula em função do tempo de moagem para uma liga de tântalo níquel. Retirado de C. Suryanarayana, Progress in Materials Science. N.46, p.33, 2001. Para produtos metalúrgicos, a porosidade geralmente é determinada através do porosímetro de mercúrio ou da adsorção de nitrogênio. Contudo, estas técnicas apresentam inconvinientes: o mercúrio é um metal pesado, tóxico ao organismo, e o nitrogênio um gás inerte, relativamente caro (MOURA, 2007). Para contornar estes problemas, pode-se utilizar o método da Contagem Sistemática Manual de Pontos. Nesta técnica, determina-se a fração volumétrica de uma determinada fase do material através da quantidade existente desta fase em uma secção plana do material. A quantidade de fase presente é determinada sobrepondo a uma fotografia da microestrutura do material uma grade (circular ou quadriculada, como as mostradas na figura 2) e contando os pontos contidos pela fase em questão. Apesar de esta técnica ter sido idealizada para ser usada com micro-constituintes do material, ela pode, com igual eficácia, determinar a porosidade do material, basta considerar os poros como uma segunda fase (ZILNYK, 2008).

Figura 2 - Grades para a contagem sistemática manual de pontos 2. Objetivo Determinar a influência da moagem de ata energia na porosidade de componentes sinterizados, utilizando o método da contagem sistemática manual de pontos para estipular de maneira simples, econômica e confiável a porosidade dos corpos de prova. 3. Materiais e Métodos Ferro e grafite em pó, comercialmente puros, foram misturados na proporção eutetóide (0,76% de C em massa) e processados em um moinho do tipo SPEX com poder de moagem 7:1 pelos tempos de 0,25, 0,5, 0,75, 1, 2, 4, 8 e 12 horas. Amostras de 1 grama dos pós processados foram compactadas uniaxialmente, em matriz rígida sob a tensão de 2 GPa, a temperatura ambiente. Os compactados foram sinterizados à 1200ºC por uma hora em atmosfera de argônio. Depois de embutidos em resina de poliéster, foram lixadas e polidas, segundo a preparação metalográfica convencional. Em um microscópio óptico equipado com câmera digital, foram feitas imagens da superfície da amostra e estimadas as porosidades por meio de contagem sistemática manual de pontos, usando uma grade quadriculada com cem pontos, em 5% da área da amostra, conforme a norma ASTM E 562-02.

4. Resultados e discussão A figura 3 mostra uma fotografia da superfície de cada imagem. Apenas através da sua observação, constata-se qualitativamente que a porosidade aumenta e depois decresce com o aumento do tempo de moagem. Figura 3 - Exemplos de imagens da superfície das amostras utilizilizadas para determinação da porosidade pelo método da contagem sistemática manual de pontos: a) 0,25h, b) 0,5h, c) 0,75h, d) 1h. e) 2h, f) 4h, g) 9h, h) 12h.

Os valores estimados de porosidade através de metalografia quantitativa estão demonstrados na tabela 1 e apresentados em gráfico em função do tempo de moagem na figura 4. Tabela 1 - Valores médios de porosidade Tempo de moagem (horas) Porosidade (%) Desvio Padrão 0,25 4,7 5,5 0,5 5,0 2,1 0,75 7,7 3,6 1 9,6 4,1 2 13,3 4,6 4 18,4 1,9 9 5,4 2,0 12 5,5 1,6 Figura 4. Variação do volume ocupado por poros nas amostras em função do tempo de moagem. O gráfico da figura 2 confirma quantitativamente que no primeiro estágio da moagem a porosidade aumentou, atingindo o valor máximo com 4 horas. Este fato pode ser explicado pelo aumento do tamanho de partícula característico deste estágio do processamento, como visualizado na figura 1. Ao atingir o ponto onde a freqüência de fratura das partículas passa a ser maior que a união a frio delas, o tamanho de partícula cai e juntamente a porosidade é reduzida. Por isso, a amostra moída por 9 horas apresentou porosidade inferior à moída por 4

horas. Uma vez atingindo o equilíbrio entre fratura e união das partículas, o tamanho de partícula e a porosidade mantêm-se constantes, portanto não houve variação expressiva de porosidade para as amostras moídas por mais de 9 horas. O formato da curva de porosidade em função do tempo é bastante semelhante ao de tamanho de partícula durante a moagem, exibido na figura 1, o que sugere que ambas as propriedades estão relacionadas. 5. Conclusão A porosidade de um sinterizado pré-compactado uniaxialmente é proporcional ao tamanho de partícula. Conforme se aumenta o tempo de moagem, diferentes mecanismos atuam sobre o pó (e.g. mudança do formato de partícula, soldagem e fratura), modificando o tamanho de partícula e consequentemente a porosidade dos componentes produzidos a partir deste material. O entendimento de como a moagem de alta energia influência características dos produtos e processos da metalurgia do pó é um caminho para diminuir o tempo de formulação de projetos, bem como reduzir a quantidade de refugo devido a componentes com propriedades insuficientes. Referências D. POQUILLON et al. Cold compaction of iron powders relations between powder morphology and mechanical properties Part I: Powder preparation and compaction. Powder Technology Vol. 126, p. 65 74, 2002. SURYANARAYANA, C. Mechanical alloying and milling. Progress in Material Science. Vol. 46, p. 1-184, 2001. NOWOSIELSKI, R. & PILARCZYK, W. Structure and properties of Fe-6.67%C alloy obtained by mechanical alloying. Journal of Materials Processing Technology, Vol.162-163, p. 373-378, 2005. MOURA, M. J. & FIGUEIREDO, M. M.; Aplicação das Técnicas de Picnometria de Gás e de Porosimetria de Mercúrio. Silva Lusitana. Vol. 10, p. 207-216, 2002. ZILNYK, K.D. & CINTHO, O. M. Avaliação do processo de compactação uniaxial de pós metálicos por meio de ensaios de compressibilidades de alta resolução. Anais do 63º congresso anual da ABM, 2008. ASTM E 562-02 Determining volume fraction by systematic manual point count. ROCHMAN, N. T.; KAWAMOTO, K.; SUEYOSHI, H.; NAKAMURA, Y. & NISHIDA. T. Effect of milling temperature and additive elements on an Fe-C system alloy prepared by mechanical alloying. Journal of Materials Processing Technology, Vol.89-90, p. 367-372, 1999.