Metalurgia de polvos
¿Qué son los productos de la pulvimetalurgia?
Productos de pulvimetalurgia Son piezas sinterizadas fabricadas mediante el método de pulvimetalurgia con cierta precisión dimensional y que pueden soportar tracción, compresión, distorsión y otras cargas o trabajar bajo condiciones de fricción y desgaste, también conocidas como piezas sinterizadas.
Métodos: Se formó y posteriormente piezas sinterizadas fueron prensados en una matriz rígida uniaxial a temperatura ambiente.
Aplicación: Las piezas de pulvimetalurgia se utilizan principalmente en la industria automotriz y tienen mejores aplicaciones en el futuro.
Las ventajas de las piezas de pulvimetalurgia
- Cuando las piezas presentan formas irregulares, protuberancias o picaduras, y diversos orificios con formas especiales, la pulvimetalurgia facilita la fabricación, sin necesidad de corte adicional o con un mínimo de este. Ofrece una economía evidente.
- Al utilizar el proceso de pulvimetalurgia para producir piezas mecánicas, la tasa de utilización del material puede alcanzar más del 99,5%.
- Debido a que las piezas del proceso de pulvimetalurgia se producen con moldes, la consistencia del contorno, la forma y el tamaño de las piezas es muy buena, y hay muchas variables en todos los aspectos del procesamiento mecánico, por lo que es difícil mantener la consistencia.
- El proceso de pulvimetalurgia puede integrar varias piezas en el proceso de fabricación, lo que puede ahorrar costes de procesamiento y montaje posteriores.
- La densidad del material de las piezas de estructura de polvo es controlable, tiene una cierta cantidad de poros conectados y generalmente está empapada con un 5%-20% de aceite lubricante para proporcionar un cierto grado de autolubricación, mejorando así la resistencia al desgaste.
- En la producción pulvimetalúrgica, para facilitar la extracción de las piezas de la matriz tras el conformado, la superficie de trabajo de la matriz presenta un acabado de alta calidad, lo que permite que las piezas tengan un acabado de modulación de amplitud. Además, las piezas estructurales pulvimetalúrgicas también pueden someterse a galvanoplastia, recubrimiento, tratamiento térmico y otros tratamientos posteriores, como las piezas mecánicas.
Desventajas: Debido a la existencia de poros residuales, su ductilidad y valor de impacto son inferiores al de piezas fundidas con la misma composición química, limitando así su rango de aplicación.
piezas de pulvimetalurgia
Guía de diseño de metal en polvo
El proceso de pulvimetalurgia Puede producir piezas en una amplia gama de tamaños y formas, y el tamaño máximo de las piezas que se pueden producir depende de la capacidad de prensa disponible.
La forma de pieza más fácil de fabricar mediante pulvimetalurgia es aquella que mantiene el mismo tamaño en la dirección de prensado. Las piezas con orificios en la dirección de prensado generalmente se moldean con mandril. Las chavetas y chaveteros ubicados en la dirección de prensado son fáciles de prensar, mientras que las características de la forma, como ranuras, orificios, conos, ángulos cóncavos y roscas en ángulo con respecto a la dirección de prensado, no se pueden prensar mediante pulvimetalurgia general. Sin embargo, con una estructura de molde más compleja, se pueden formar piezas con formas más complejas. Esto supone un coste adicional.
Engranajes, trinquetes y levas
Los engranajes, trinquetes y levas son especialmente adecuados para la producción mediante procesos de pulvimetalurgia.
Ventajas de la producción mediante pulvimetalurgia:
① La precisión dimensional de los engranajes en la producción en masa es uniforme.
② Debido a que la organización del material contiene cierta porosidad, ayuda a que el engranaje funcione sin problemas y puede ser autolubricante.
③ Se pueden fabricar engranajes de pulvimetalurgia con ángulo ciego.
El engranaje y otras piezas de forma se pueden integrar mediante el proceso de pulvimetalurgia.
⑤ Puede producir varias formas de engranajes.
⑥ Producción sencilla y bajo coste.
Tolerancias de la pulvimetalurgia
La fluctuación de tamaño entre las piezas de pulvimetalurgia se debe principalmente al cambio de presión de prensado.
En vista de la misma presión de prensado, la deflexión elástica longitudinal del punzón de la matriz es mayor que la expansión elástica de la matriz negativa, por lo que la tolerancia dimensional en la dirección de prensado es mayor que en la dirección de prensado vertical.
Relaciones mecánicas:
△ el punzón / △ la matriz = 3L/D
D representa el tamaño radial promedio de la cavidad del modelo negativo.
L representa la longitud total del punzón.
¿Cómo reducir las tolerancias dimensionales?
La tolerancia dimensional de la pieza se puede mejorar mediante el acabado, que consiste en colocar la pieza sinterizada en la matriz negativa y prensarla con punzón, es decir, volver a prensarla en la matriz de acabado. El objetivo principal del acabado es corregir la distorsión causada por la sinterización.
Mecanizado de piezas de pulvimetalurgia
El objetivo principal de utilizar piezas pulvimetalúrgicas es reducir el corte, eliminar el proceso de corte, ahorrar energía y material, y reducir el coste de producción. Las piezas pulvimetalúrgicas no son tan fáciles de cortar como las piezas metálicas convencionales. Debido al corte intermitente causado por los poros en la estructura del material, la vida útil de la herramienta es corta y la rugosidad superficial de la pieza es deficiente.
Norma para determinar la maquinabilidad en pulvimetalurgia: determinar la maquinabilidad midiendo el número de agujeros perforables. El acero 1045 tiene un valor especificado de 100, y la clasificación de maquinabilidad se puede determinar mediante la siguiente fórmula.
Clasificación de maquinabilidad = número de agujeros perforados en sinterización/número de agujeros perforados en acero 1045 ×100
Se añaden Mn, P, S y otros aditivos al material para mejorar la maquinabilidad de las piezas pulvimetalúrgicas. Las propiedades de corte de los materiales pulvimetalúrgicos también pueden mejorarse mediante la selección adecuada de herramientas de corte de carburo y su geometría.
Efecto de la densidad del material en piezas de pulvimetalurgia
En la producción de piezas estructurales de pulvimetalurgia, a menudo se utilizan la represión y la sinterización secundaria para mejorar la densidad del material de las piezas, y las piezas estructurales se producen de acuerdo con Ruta del proceso de prensado - sinterización primaria - reprensado - sinterización secundaria. La densidad del material de las piezas se puede aumentar hasta aproximadamente 95% del hierro ordinario mediante reprensado, sinterización secundaria y prensado en caliente.
El reprensado es similar al acabado: la mayor presión aplicada durante el reprensado solo aumenta la densidad general de la pieza, mientras que la sinterización secundaria se refiere a la resinterización posterior al reprensado. La resistencia y la tenacidad de las piezas estructurales pueden mejorarse gracias a la alta densidad del material de las mismas tras el reprensado y la sinterización secundaria.
Proceso de pulvimetalurgia
Composición química y propiedades mecánicas
Las piezas pulvimetalúrgicas producidas mediante el proceso general de prensado y sinterización son porosas y sus propiedades mecánicas son inferiores a las de los materiales metálicos densos con la misma composición química producidos por métodos convencionales. Para mejorar las propiedades mecánicas de las piezas estructurales pulvimetalúrgicas:
Ahora el polvo de materia prima con elementos de aleación son: polvo de hierro, polvo de cobre y polvo de grafito, polvo mixto, polvo de hierro, polvo de níquel, polvo de grafito, polvo mixto, polvo de hierro, polvo de hierro y fósforo, polvo mixto, polvo de aleación de difusión, polvo de acero aleado y polvo de acero inoxidable.
| Tipo de material | Materiales comunes | Características principales | Aplicaciones |
|---|---|---|---|
| A base de hierro | Hierro, acero de baja aleación, acero inoxidable | Alta resistencia, resistente al desgaste. | Autopartes, maquinaria |
| A base de cobre | Cobre, bronce, latón | Buena conductividad, resistente a la corrosión. | Componentes eléctricos, cojinetes |
| A base de níquel | Níquel, aleaciones de níquel | Resistente al calor, resistente a la corrosión. | Aeroespacial, turbinas |
| A base de titanio | Titanio, aleaciones de titanio | Alta resistencia, peso ligero y resistente a la corrosión. | Dispositivos médicos, aeroespacial |
| A base de aluminio | Aluminio, aleaciones de aluminio | Ligero, fácil de procesar. | Electrónica, autopartes |
| Aleaciones duras | carburo de tungsteno, carburo de titanio | Alta dureza, resistente al desgaste. | Herramientas de corte, moldes |
| materiales magnéticos | Ferrita, NdFeB | Fuerte magnetismo, resistente al calor. | Motores, sensores |
| Aleaciones de alta temperatura | Aleaciones a base de níquel y cobalto | Resistente al calor, resistente a la oxidación. | Aeroespacial, generación de energía |
| Compuestos | Metal-cerámica, metal-fibra de carbono | Alta resistencia, peso ligero. | Aeroespacial, autopartes |
Los procesos de producción utilizados son: prensado - sinterizado, prensado - presinterizado - reprensado - sinterizado, prensado en caliente - sinterizado, prensado en caliente, forjado en caliente, etc.
Tendencia de desarrollo de piezas de pulvimetalurgia
La tendencia de desarrollo de estos materiales es reducir o eliminar los poros residuales dentro del material y desarrollar materiales a base de hierro aleados con cromo, manganeso, titanio, silicio y otros elementos para mejorar las propiedades mecánicas del material y ampliar el campo de aplicación.
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