Metalurgia de los polvos

Hola amigos en este post les hablaré sobre el procesamiento de los polvos metálicos o también conocido como la pulvimetalurgia.

Este proceso consiste en fabricar piezas metálicas a partir de los diferentes tipos de polvo metálicos por ejemplo: Hierro, Cobre, Acero inoxidable, Carbono de tungsteno entre otros..

Pero los mas utilizados para la producción de polvos es el cobre y el hierro donde luego de ser compactados se calientan en atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza, pero para eso es necesario un debido proceso que se los mencionaré.

Existen diferentes formas para producir polvos metálicos dependiendo de las características físicas y químicas de los metales utilizados algunos de estos son:

• Maquinado: se producen partículas gruesas y se usan principalmente para producir polvos de magnesio. En este proceso de molido se tritura el material con molinos rotatorios de rodillos y por estampado rompiendo los metales, obteniendo así partículas irregulares de cualquier finura.

• Perdigonado: este metodo consiste en vaciar el metal fundido en un tamiz y enfriarlo dejándolo caer en agua. En este proceso se obtienen partículas esféricas o con forma de pera.

• Pulverización: consiste en la aspersión del metal y su enfriamiento en aire o en agua. Es un excelente método para la producción de polvo de casi todos los metales de bajo punto de fusión como el plomo, aluminio, zinc y estaño..

Una vez que se obtiene el polvo empieza el proceso de fabricación de la pieza...

Este proceso está compuesto básicamente por 3 etapas:
La mezcla, El compactado y el sinterizado.

• La mezcla: en esta etapa se debe alcanzar una mezcla homogénea de los materiales y añadir los lubricantes.
  

Los lubricantes ayudan a reducir la fricción entre el polvo metálico y las superficies de las herramientas utilizadas en el proceso de mezclado y reduce la fricción durante la compactación.

• El compactado: en este proceso se introduce el polvo que esta previamente mezclado en un molde de acero con la forma de la pieza deseada, donde los polvos son presionados de 150 - 900Mpa. (megapascal)

Existen diferentes métodos para la compactación algunos de estos son:

-Troquel.
-Isostático.
-Forjado y extruido.
-Continuo.

Les mencionare solamente la función del troquel para no hacer la publicación mas larga.

El troquel es el mas utilizado para la compactación, primero se llena el troquel, luego se presiona y se expulsa utilizando presiones de 20 a 50 ton/pulg2

• La sinterización: Es el tratamiento termico de los polvos compactados a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del metal base de la mezcla.

Es la soldadura de las partículas de polvo entre ellas y difusión de los elementos aleantes.

Las temperaturas de sinterizado en algunos metales son:
-Hierro: 1095 °C
-Cobre: 870 °C
-Acero inoxidable: 1180 °C
-Carburo de tungsteno: 1480 °C

Procesos complementarios:

• Calibrado: es la re-compactacion de la pieza sintetizada para mejorar la precisión dimensional y el estado superficial.

• Impregnación en aceite: Es el llenado de las porosidades con un aceite lubricante para conferir auto lubricación. Es muy similar a la operación de impregnación, salvo que en este caso utiliza un metal fundido para rellenar los poros. Algunos de los metales mas comúnmente usados es el cobre y el plomo.

• Tratamientos térmicos y superficiales: los tratamientos térmicos son procesos donde unicamente se utiliza la temperatura como magnitud variable modificadora de la microestructura y constitución de metales y aleaciones, pero sin variar su composición química. El objetivo consiste en mejorar las propiedades mecánicas de metales y aleaciones mientras los tratamientos superficiales varia la composición química superficial de los aceros, adicionando otros elementos, principalmente la dureza, o resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión.

Ya obtenida las piezas deseadas se puede utilizar para diferentes aplicaciones en las industria, algunos de estos productos generados son:

• Productos porosos: Rodamientos, filtros metálicos, reguladores de presión y/o de caudal.
• Productos de formas complejas: que requieren mecanización considerable con otros procesos (pequeños engranajes, rotores para bombas).
• Productos de mecanización difícil: (herramientas de corte).
• Productos con materiales de elevado punto de fusión: materiales refractarios.

Algunas de las ventajas del proceso de la pulvimetalurgia es que los precios son muy competitivos en relación a otros métodos de fabricación y se aprovecha prácticamente el 100% de la materia prima y por supuesto tiene un alto grado de ahorro energético y su tecnología no es contaminante.

Espero que les haya gustado este post sobre el procesamiento de los polvos metálicos y gracias por tomarse unos minutos de su tiempo en leerme =)

Fuentes consultadas:
1,2,3,4
Fuentes de imagenes:
1,2,3,4,5,6