La metalurgia en polvo o pulvimetalurgia es el arte de elaborar productos comerciales a partir de polvos metlicos bajo presin, con la finalidad de formar una pastilla o briquetas de la forma deseada.

Los productos elaborados con metalurgia en polvo se mezclan frecuentemente con diferentes polvos metlicos o contienen componentes no metlicos para mejorar cualidades de la liga de las partculas y ciertas propiedades o caractersticas del producto.

Ejemplo: El cobalto mejora la liga de las partculas de carbono y tungsteno.El grafito mejora las cualidades de lubricantes de los cojinetes.

Serie de operaciones para la Metalurgia en Polvo

La pulvimetalurgia es el nico medio factible de fabricar ciertos materiales como: pastillas, engranes, cojines, buriles, etc.

Caractersticas importantes de los polvos metlicos.El tamao de la partcula, la forma de distribucin y el tamao de los polvos metlicos, pueden afectar las caractersticas y propiedades fsicas.

Los polvos se producen de acuerdo a las siguientes especificaciones:La formaFinuraDistribucinTamaos de la partculaCapacidad para fluirPropiedades qumicasComprensibilidadDensidad aparentePropiedades de sinterizacin

FormaLa forma de una partcula de polvo depende principalmente de cmo se produce y puede ser esfrica, quebrada, dentrica, plana o angular.

Distribucin por tamaos de partculasLa distribucin por tamaos de partculas hace referencia a la cantidad de cada tamao de partculas normalizada, en el polvo.

FluidezLa fluidez es la caracterstica de un polvo que le permite fluir fcilmente y conforme a la cavidad del molde.

Propiedades qumicasUna especificacin tal tiene relacin con la pureza del polvo permitida de oxido y el porcentaje de otros elementos que se admiten.

Densidad aparentePuede definirse como el peso de una cantidad de polvo sin apretar, necesaria para llenar completamente una cavidad del troquel dada.

Facilidad de sinterizacionFacilidad para unir sus partculas por aplicacin de calor.

Horno de sinterizacin

Todos los metales pueden producirse en forma de polvo, solo algunos se aplican ampliamente en la manufactura de piezas metlicas prensadas.

Las dos clases principales en uso son: los polvos a base de hierro y de cobre, ambos se prestan para un buen desempeo de la metalurgia en polvo, mientras que el bronce se usa para cojinetes.

Polvos metlicos que se utilizan ms a menudo son: hierro, latn, nquel, plata, aluminio y tungsteno.

Todos los polvos metlicos debido a sus propias caractersticas fsicas y qumicas no pueden manufacturarse de la misma forma, varia ampliamente, as como de tamao y estructura de las partculas obtenidas por los diferentes procesos como:

MaquinadoMolidoPrdigonadoPulverizadoGranulacin

Preparacin de los polvosLos polvos especiales se pueden clasificar en polvos y polvos recubiertos.

Los polvos pre-aleados se obtienen por mezclas de polvos metlicos puros y no proporcionan algunas propiedades fsicas.

En el proceso de fusin proporcionan propiedades del producto similar a la que son posibles en la composicin cuando se funde y alcanza una densidad mxima.

Los productos de polvos metlicos pre-aleados tienen propiedades como, resistencia a la corrosin y alta resistencia a la temperatura elevada.

Polvos recubiertosLos polvos metlicos pueden ser recubiertos con un elemento, pasando a travs de un gas portador. Cada partcula es uniforme revestida, produciendo as un producto en polvo el cual se sinteriza, adquiere ciertas caractersticas del recubrimiento.

ConformacinLos polvos metlicos para un producto dado, debe seleccionarse cuidadosamente para asegurar una produccin econmica y obtener las propiedades deseadas en el prensado final.A todos los polvos se le agregan lubricantes en la operacin de mezclado para reducir la friccin en las paredes del molde y ayudan a la expulsin.Los lubricantes se componen de cido esterico, estearato de litio y grafito en polvo.

Prensado o Compactacin

La compactacin o el prensado de los polvos, adquieren la forma del molde de acero que se utiliza, la presin vara de 20 a 1400mpa.

El proceso bsico de compactacin consiste que el polvo se comprime de abajo hacia arriba y de arriba hacia abajo, los polvos tienden a fluir principalmente en la direccin de la carga aplicada.

Los polvos que son plsticos no requieren tan alta presin como los polvos ms duros, para tener una adecuada densidad. La densidad y la dureza se incrementa con la presin.

Prensado de pequeos piones a partir de polvo metlicos.

Se muestra una prensa para compactar polvos, usando un molde metlico y punzn.

Se muestra el arreglo de un punzn y matriz para prensar polvos metlicos.

La carrera de los punzones depende de la razn de la compresin del polvo la cavidad del molde se llena hasta un nivel aproximadamente tres veces la altura de la pieza prensada.

La pieza expulsada conocida como una pieza en VERDE, se asemeja a la pieza terminada, pero solo tiene una pequea resistencia estructural derivada al entrelazamiento de las partculas de polvo obtenidas por compresin.

Compactacin centrfugaUn desarrollo en la compactacin dentro de la metalurgia en polvo, es la centrfuga de los polvos metlicos pasados para obtener una densidad uniforme.

Los moldes se llenan con el polvo y luego se centrifugan para obtener presiones de 3mpa. Polvo pesado como el carburo de tungsteno.

Conformacin de vaciadoLas piezas en verde para tungsteno molibdeno y otros polvos se realizan por este proceso, el polvo es convertido en una lechada luego se vaca al molde yeso. Una vez que seca, los componentes en verde se sinterizan en forma usual.

ExtrusinLas formas largas producidas a partir de polvos metlicos se hacen por extrusin con alta densidad y excelentes propiedades mecnicas. Algunos procesos se extruyen en fro con aglutinante, mientras otros pueden calentarse hasta una temperatura de extrusin conveniente.

Laminado Los polvos se alimentan desde una tolva a dos rodillos que se encargan de comprimir y entrelazar los polvos para formar una lamina de suficiente resistencia para poder transportarla a travs de un horno de sinterizacin.

Muestra, el laminado de polvo puede producir tira de metales difciles de trabajar, refractarios o reactivos

La atmosfera siempre es importante, ya que el producto formado por pequeas partculas, tiene una gran superficie expuesta.

Se debe de proporcionar una atmsfera adecuada con un gas reductor o nitrgeno para evitar la formacin de pelculas de oxido indeseables durante el proceso.

ElementoTemperatura CTiempo minutosHierro 109520 a 40Acero inoxidable118020 a 40Cobre 87020 a 40Carburo de tungsteno148020 a 40

Impregnacin de aceiteLa impregnacin se completa ya sea introduciendo el cojinete sinterizado en aceite caliente por un cierto periodo de tiempo o por un tratamiento al vacio, el cual es mucho ms rpido. Tales cojinetes retiene el aceite por la fuerza de capilaridad y lo expulsan segn se usa el cojinete.

Infiltracin Es el proceso de llenado de los poros en un producto sinterizado con metal fundido con el fin de reducir la porosidad y mejorar las propiedades fsicas.

CalibracinLos productos que exigen tolerancia muy estrecha pueden ocupar una operacin final, tal como un represndose la pieza en un molde similar al utilizado para compactarla.

Tratamiento trmicaTodas las piezas metlicas prensadas pueden tratarse trmicamente por los mtodos convencionales aunque los resultados no siempre son conforme a aquellos obtenidos en mtales slidos.

Recubrimiento metlico Las piezas de densidad puede recubrirse por procedimientos normales pero las piezas de media y baja densidad requieren algn tratamiento previo para cerrar los poros y despus puede seguirse el procedimiento normal de recubrimiento.

MaquinadoLos productos que requieren caractersticas como rocosas ranuras o agujeros laterales no pueden producirse por mtodos de metalurgia de polvos deben terminarse por maquinado, se recomienda a las herramientas de carburo de tungsteno.

Proceso de una pastilla que se utiliza para el sistema de frenos.