Procesos Fundamentales de la Pulvimetalurgia: Producción, Compactación y Sinterizado de Polvos Metálicos

Pulvimetalurgia: Métodos de Producción de Polvos Metálicos

La pulvimetalurgia es un proceso clave en la fabricación de componentes. El primer paso es la producción de polvos metálicos mediante diversas técnicas:

1. Reducción a Estado Sólido

Este método se utiliza principalmente para la producción de polvo de hierro. El proceso incluye:

• Se aplasta la materia prima.
• Se mezcla con carbón.
• Pasa por un horno.
• Se aplasta de nuevo.
• Se separan los materiales no metálicos.
• Se tamizan para producir el polvo final.

2. Electrólisis

Permite producir polvos de alta pureza y densidad, como:

• Cobre
• Cromo
• Manganeso

3. Atomización

Técnica utilizada para obtener polvos de una amplia variedad de metales y aleaciones:

• Hierro
• Cobre
• Aceros
• Bronce
• Aluminio
• Plomo
• Zinc

Características de los Polvos Metálicos

Las propiedades finales del componente dependen directamente de las características del polvo, incluyendo:

• Tamaño
• Forma
• Estructura
• Densidad aparente

Nota: La dureza del material final depende de estas características. Los procesos de electrodo rotatorio y trituración mecánica son ejes fundamentales de estos métodos.

Etapas de Procesamiento y Compactación

1. Mezcla

Es fundamental lograr una mezcla homogénea. En esta etapa, se añade lubricante para:

• Reducir la fricción entre el polvo y la superficie del molde.
• Ayudar a conseguir una densidad uniforme.

Se debe tener especial cuidado en la elección del lubricante adecuado.

2. Compactado

Esta etapa es crítica, ya que la forma y las propiedades mecánicas del componente dependen directamente de la densidad alcanzada durante el prensado.

Compactación Semi-Caliente

Aumenta la densidad del compactado. La mezcla, el molde y las herramientas se calientan a temperaturas que oscilan entre 1300 °C y 1500 °C.

Prensado en Caliente

Permite que los metales sean compactados a una densidad mucho mayor sin necesidad de elevar la presión de forma excesiva.

Sinterización y Post-Procesamiento

Sinterización

Mediante este tratamiento térmico, el polvo compactado metálico adquiere resistencia y fuerza. Se realiza a una temperatura inferior a la temperatura de fusión de la base de la mezcla.

Temperaturas Típicas de Sinterizado (T°)

• Hierro/Acero: 1100 °C - 1300 °C
• Aleaciones de Aluminio: 590 °C - 620 °C
• Cobre: 750 °C - 1000 °C
• Latón: 850 °C - 950 °C
• Bronce: 740 °C - 780 °C
• Metales Duros: 1200 °C - 1600 °C

Sinterizado-Endurecimiento

El material sinterizado se somete a un rápido descenso de temperatura (aproximadamente 500 °C/segundo). El resultado es una estructura homogénea con tolerancias dimensionales precisas.

Sinterizado en Vacío

Este proceso se realiza por atmósfera controlada y, desde el punto de vista científico, es considerado el mejor método. Se utiliza para sintetizar aceros y metales de alta aleación. Es necesario realizar operaciones post-sinterizado debido a la posible pérdida o ganancia de tolerancias dimensionales.

Operaciones Post-Sinterizado

Recompactación

Se utiliza para contrarrestar los efectos del cambio dimensional e incrementar la densidad del componente. Luego de la recompactación, se recomienda realizar un nuevo sinterizado. También se puede realizar la recompactación en caliente, lo que proporciona una densidad aún mayor.

Infiltración

Mejora la resistencia de los materiales porosos. Consiste en llenar los poros con un material infiltrante (generalmente cobre en piezas ferrosas). Este proceso no necesita presión y se utiliza también para producir materiales compuestos con propiedades eléctricas especiales, tales como:

• Tungsteno/Cobre
• Molibdeno/Plata