La pulvimetalurgia es una tecnología para obtener polvos metálicos y fabricar productos a partir de ellos (o sus composiciones con polvos no metálicos). En general, el proceso tecnológico de la pulvimetalurgia consta de cuatro etapas principales: producción de polvo , mezcla de polvo densificación (prensado, fabricación de briquetas) y sinterización .
Se utiliza como un reemplazo rentable para el procesamiento mecánico en la producción en masa. La tecnología permite obtener productos de alta precisión. También se utiliza para lograr propiedades especiales o características específicas que no se pueden obtener por ningún otro método.
La pulvimetalurgia existió en Egipto en el siglo III a. mi. Los antiguos incas fabricaban joyas y otros artefactos a partir de polvos de metales preciosos. La producción en masa de productos de pulvimetalurgia comienza a mediados del siglo XIX. En 1826, Pyotr Grigoryevich Sobolevsky y Vasily Vasilyevich Lyubarsky desarrollaron un método para refinar platino en bruto y convertirlo en metal maleable. [una]
La pulvimetalurgia desarrolló y permitió obtener nuevos materiales: pseudoaleaciones a partir de componentes de fundición no fundibles con características controladas: mecánicas, magnéticas, etc.
Los productos de pulvimetalurgia se utilizan hoy en día en una amplia gama de industrias, desde las industrias automotriz y aeroespacial hasta herramientas eléctricas y electrodomésticos. La tecnología sigue evolucionando.
A pesar de la variedad de métodos, es la etapa más lenta y costosa del proceso tecnológico [2] . Las propiedades físicas, químicas y tecnológicas de los polvos, la forma de las partículas dependen del método de su producción. Estos son los principales métodos industriales para hacer polvos metálicos:
En condiciones industriales, también se obtienen polvos especiales por precipitación, carburización, disociación térmica de compuestos volátiles (método del carbonilo) y otros métodos.
Un proceso tecnológico típico para la fabricación de piezas por pulvimetalurgia consta de las siguientes operaciones principales: preparación de la carga (mezclado), moldeado, sinterizado y calibración.
La mezcla es la preparación de una mezcla mecánica homogénea de polvos metálicos de diversas distribuciones químicas y de tamaño de partículas o una mezcla de polvos metálicos con polvos no metálicos utilizando mezcladores. La mezcla es una operación preparatoria. Algunos fabricantes de polvos metálicos para prensado suministran mezclas preparadas.
Los productos se forman mediante prensado en frío a alta presión (30-1000 MPa) en moldes metálicos. Generalmente se utilizan moldes cerrados rígidos, la herramienta de prensa está orientada, por regla general, verticalmente. Se vierte libremente una mezcla de polvos en la cavidad de la matriz, la dosificación volumétrica se regula mediante el golpe del punzón inferior . El prensado puede ser de una o dos caras. El polvo de prensa se forma en briquetas en la cavidad de la matriz entre el punzón superior e inferior (o varios punzones en el caso de un producto con transiciones). La briqueta formada es empujada fuera de la cavidad de la matriz por el punzón inferior. Para el moldeo, se utilizan equipos de prensa especializados con accionamiento mecánico, hidráulico o neumático. El compacto resultante tiene el tamaño y la forma del producto terminado, así como la resistencia suficiente para manipularlo y transportarlo al horno de sinterización.
La sinterización de productos a partir de polvos metálicos homogéneos se lleva a cabo a una temperatura por debajo del punto de fusión del metal. Con un aumento de la temperatura y un aumento de la duración de la sinterización, aumentan la contracción y la densidad, y mejoran los contactos entre los granos. Para evitar la oxidación, la sinterización se realiza en atmósfera reductora ( hidrógeno , monóxido de carbono), en atmósfera de gases neutros ( nitrógeno , argón ) o en vacío . Como resultado, el prensado, dependiendo del régimen material y tecnológico, puede convertirse en un producto monolítico o en un producto poroso sinterizado, mientras que el enlace tecnológico se quema (al comienzo de la sinterización).
La calibración de los productos es necesaria para lograr la precisión dimensional deseada, mejorar la calidad de la superficie y aumentar la resistencia.
A veces se utilizan operaciones adicionales: impregnación con lubricantes, refinamiento mecánico, tratamiento térmico, químico, etc.
Debido a las características estructurales, los productos de pulvimetalurgia son más resistentes al calor, soportan mejor los cambios cíclicos de temperatura y las tensiones de deformación, así como la radiación radiactiva.
Sin embargo, la pulvimetalurgia también tiene desventajas que dificultan su desarrollo: el costo relativamente alto de los polvos metálicos, la necesidad de sinterizar en una atmósfera protectora, lo que también aumenta el costo de los productos de la pulvimetalurgia, la imposibilidad de fabricar palanquillas grandes en algunos casos, y la necesidad de utilizar polvos iniciales puros para obtener metales puros.
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