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¿Por qué Pulvimetalurgia?

La pulvimetalurgia es una tecnología que implica invertir tiempo y esfuerzo considerables en convertir el material de partida a la forma de polvo requerida y luego aún más tiempo y esfuerzo en “pegar” el material nuevamente para producir un objeto más o menos sólido.

Al describir la tecnología en estos términos, no es descabellado plantearse la pregunta "¿Por qué hacer todo este esfuerzo?"

De hecho, existen muchas buenas razones por las que la pulvimetalurgia podría elegirse como la ruta preferida para la fabricación de un producto. En términos generales, estas razones se dividen en dos categorías:

  • Rentabilidad La metalurgia de polvos es la más rentable de una serie de opciones posibles para fabricar la pieza.

  • Singularidad Algunas características del producto (por ejemplo, combinación de componentes químicos, control de la microestructura, control de la porosidad, etc.) se pueden crear partiendo de una materia prima en polvo, lo que sería muy difícil o, a veces, imposible en el procesamiento convencional.

Rentabilidad

La rentabilidad del producto es, con mucho, la razón predominante para elegir la pulvimetalurgia y es el principal impulsor del sector de piezas estructurales (o mecánicas). La pulvimetalurgia gana la competencia de costos sobre la base de su menor consumo de energía, mayor utilización de material y menor número de pasos de proceso, en comparación con otras tecnologías de producción.


Todos estos factores, a su vez, dependen de la capacidad de la pulvimetalurgia para reducir, o incluso posiblemente eliminar por completo, las operaciones de mecanizado que se aplicarían en la fabricación convencional.

Para eliminar las operaciones de mecanizado, la metalurgia de polvos se basa en su capacidad para formar formas geométricas complejas directamente y para mantener un estrecho control de tolerancia dimensional en el producto sinterizado.


La rentabilidad de la pulvimetalurgia generalmente también requiere que el producto particular se fabrique en grandes cantidades de producción. Si los requisitos de cantidad de producción son demasiado bajos, no habría oportunidad de amortizar los costos de las herramientas de conformado (de larga duración) en un número suficiente de piezas o para evitar la pérdida de fracciones significativas del tiempo de producción potencial en las operaciones de cambio / ajuste de herramientas.


Las cantidades de producción en las que la pulvimetalurgia sería el proceso de elección depende, por supuesto, de lo difícil que sería dar forma a la forma por una ruta diferente, pero, en general, serían al menos del orden de decenas de miles de piezas. por año.


Unicidad

La metalurgia de polvos puede ofrecer un producto único de varias formas diferentes:



1. Procesamiento de combinaciones de materiales que de otro modo serían imposibles de mezclar

La metalurgia de polvos permite procesar, en forma íntimamente mixta, combinaciones de materiales que convencionalmente se considerarían inmiscibles. Ejemplos bien establecidos de este tipo de aplicación de la pulvimetalurgia son:

  • Materiales de fricción para forros de frenos y embragues en los que una variedad de materiales no metálicos, para impartir resistencia al desgaste o para controlar los niveles de fricción, están incrustados en una matriz a base de cobre o hierro.

  • Metales duros o carburos cementados , utilizados para herramientas de corte, herramientas de conformado o piezas de desgaste. Estos comprenden una fase dura unida con una fase metálica, una microestructura que solo se puede generar mediante sinterización en fase líquida a una temperatura por encima del punto de fusión del aglutinante. El carburo de tungsteno unido con cobalto es el ejemplo predominante de dicho material, pero hay disponibles otros metales duros que incluyen una gama de otros carburos, nitruros, carbonitruros u óxidos y otros metales además del cobalto se pueden utilizar como aglutinante (Ni, Ni-Cr, Ni-Co, etc.)

  • Materiales de herramientas de corte de diamante , en los que el grano de diamante fino se dispersa uniformemente en una matriz metálica. De nuevo, se emplea la sinterización en fase líquida en el procesamiento de estos materiales.

  • Materiales de contacto eléctrico, por ejemplo, cobre / tungsteno, plata / óxido de cadmio.

2. Procesamiento de materiales con puntos de fusión muy altos

La metalurgia de polvos permite el procesamiento de materiales con puntos de fusión muy altos, incluidos metales refractarios como tungsteno, molibdeno y tantalio. Tales metales son muy difíciles de producir por fusión y colada y, a menudo, son muy frágiles en estado colado. La producción de palanquilla de tungsteno, para su posterior trefilado en alambre para lámparas incandescentes, fue una de las primeras áreas de aplicación de la metalurgia de polvos.

3. Productos con niveles controlados de porosidad

La pulvimetalurgia permite la fabricación de productos con niveles controlados de porosidad en su estructura. Los elementos filtrantes sinterizados son ejemplos de tal aplicación. El otro excelente ejemplo es el cojinete autolubricante o retenedor de aceite, una de las aplicaciones más antiguas de la metalurgia de polvos, en la que la porosidad interconectada en la estructura sinterizada se utiliza para contener un depósito de aceite.


4. Productos con propiedades superiores

En algunas aplicaciones específicas, la generación de propiedades superiores, a menudo a través de un control superior sobre la microestructura, es posible mediante el procesamiento de la metalurgia de polvos en oposición a las rutas convencionales de fundición o forjado. Buenos ejemplos en esta categoría de aplicación son:

  • Materiales magnéticos Prácticamente todos los imanes duros (permanentes) y alrededor del 30% de los imanes blandos se procesan a partir de materias primas en polvo.

  • Aceros de alta velocidad La microestructura más fina y controlada de un material procesado por pulvimetalurgia proporciona una dureza y un rendimiento de corte superiores que los productos forjados.

  • Superaleaciones a base de níquel o cobalto Las superaleaciones a base de níquel o cobalto se utilizan para aplicaciones de motores aeronáuticos, en las que el procesamiento de pulvimetalurgia puede proporcionar rangos de composición y control microestructural que no se pueden lograr de manera convencional y, por lo tanto, una mejora en la temperatura y el rendimiento de operación.


Fuente: .pm-review





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