Investigacion

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica

De la Fuerza Armada

Núcleo Sucre – Sede Cumaná

Prof.: Ing. Angel Meza Realizado por:

Grupo Nº2

Carrera: Ing. Naval

Semestre: Sexto

Sección:”01”

Cumaná, Junio del 2013

Introducción

El objetivo principal de este trabajo se basa en la gran importancia que tiene la Metalurgia de polvos, puesto que es el proceso mas recomendado y adecuado para la fabricación de grandes series de piezas pequeñas, además de esto es fácil de realizar y de efectuarse correctamente el proceso puede llegar a proporcionarle no solo propiedades de resistencia a la pieza sino también dureza, por lo que es necesario destacar que este proceso generalmente se realiza en metales puros, principalmente hierro, cobre, estaño, aluminio entre otros los cuales tienden a pasar por una serie de procesos típicos tales como la atomización en estado líquido, atomización con electrodo fungible, reducción de óxido metálicos, pulverización mecánica y condensación de vapores metálicos.

Después de la producción de polvos metálicos, la secuencia convencional de la metalurgia de polvos consiste en tres pasos la cuales son denominadas operaciones primarias de la metalurgia de polvos siendo en ocasiones utilizadas operaciones secundarias, es importante saber que para obtener eficaces resultados en la compactación y el sinterizado los polvos necesitan homogeneizarse correctamente antes del proceso por lo que se debe combinar y mezclar los polvos con el fin de obtener uniformidad, además de poder introducir polvos de distintos materiales entre otros.

Cabe recalcar que la metalurgia de polvos tiene muchos pros pero como todo proceso también contras tales como un elevado costo de las matrices de compactación, limitaciones de diseño entre otros, por lo que es necesario que el personal que vaya a realizar dicho proceso tenga en cuenta todo lo anteriormente mencionado para que no se lleve sorpresas.

La metalurgia de los polvos o pluvimetalurgia

Es un procesamiento de metales en la que se producen partes a partir de polvos metálicos o algún material cerámico dentro de un molde o dado, una vez comprimido el polvo, se somete un proceso de calentamiento (sinterizado) lo que le proporciona a la pieza propiedades de resistencia y dureza.

Su competidor más directo es el moldeo de precisión o moldeo a la cera perdida.

Este proceso es adecuado para la fabricación de grandes series de piezas pequeñas de gran precisión, para materiales o mezclas poco comunes y para controlar el grado de porosidad o permeabilidad. Algunos productos típicos son rodamiento, árboles de levas, herramientas de corte, segmentos de pistones, guías de válvulas, filtros, entre otros.

El proceso de pulvimetalurgia, consiste en prensar polvos metálicos para darles forma determinada; el prensado se hace con prensas similares a las de los procesos normales de formado con matrices más complejas y los materiales en polvo se deben someter a tratamiento térmico en un horno para sinterizarlos. Los puntos de fusión de los metales refractarios como el Tungsteno (3000º C), el Titanio (2996°C) ) y el Molibdeno (2620° C) son muy difíciles de trabajar. Otras sustancias como el Zirconio (1900º C) reaccionan intensamente con los medios ambientales cuando se funden. La metalurgia de polvos es una forma práctica para refinar y fabricar piezas de estos metales, también es el único método factible de consolidar y formar los materiales separados para herramientas, como los carburos cementados y los óxidos sinterizados.

Un punto importante a considerar en la selección de este proceso de conformado es el poco desperdicio de material que involucran las operaciones. Aproximadamente un 97% del polvo que se emplea inicialmente se convierte en producto. Otro aspecto importante es que los métodos de producción por metalurgia de polvos se pueden automatizar, lo que en un momento permite bajar costos y lograr una alta calidad en el producto.

Producción y características de polvos

El tamaño, forma y distribución de los polvos afectan las características de las piezas a producir, por lo que se debe tener especial cuidado en la forma en la que se producen los polvos. Las principales características de los polvos a considerar son:

1. Forma.

2. Finura.

3. Distribución.

4. Capacidad para fluir.

5. Propiedades químicas.

6. Compresibilidad.

7. Densidad.

8. Propiedades de sinterizacion.

Forma: La forma del polvo depende de la manera en la que se produjo el polvo, esta puede ser esférica, quebrada, dendrítica. Plana o angular.

Finura: La finura se refiere al tamaño de la partícula, se mide por medio de mallas normalizadas, las que consisten en cribas normalizadas, las que se encuentran entre las 36 y 850 micras.

Distribución de los tamaños de partículas: Se refiere a las cantidades de los tamaños de las partículas que participan en la composición de una pieza de polvo, esta distribución de tamaños tiene gran influencia en la fluidez de las partículas y en la porosidad final del producto.

Fluidez: Es la propiedad que le permite fluir fácilmente de una parte a otra o a la cavidad del molde. Se mide por una tasa de flujo a través de un orificio normalizado.

Propiedades químicas: Son características de reacción ante diferentes elementos. También se relacionan con pureza del polvo utilizado.

Compresibilidad: Es la relación que existe entre el volumen inicial del polvo utilizado y el volumen final de la pieza comprimida. Esta propiedad varía considerablemente en función del tamaño de las partículas de polvo y afecta directamente a resistencia de las piezas.

Densidad aparente: Se expresa en kilogramos por metros cúbicos. Esta debe ser constante siempre, para que la pieza tenga en todas sus partes la misma cantidad de polvo.

Facilidad de sinterizacion: La sinterizacion es la unión de las partículas por medio del calor. Dependerá del tipo de polvo que se esté utilizando, por lo que existen tantas temperaturas de sinterizacion como materiales utilizados.

Obtención de los polvos

Generalmente se realiza de metales puros, principalmente hierro, cobre, estaño, aluminio, níquel y titanio, aleaciones como latones, bronces, aceros y aceros inoxidables o polvos pre-aleados.

Procesos típicos son:

Atomización en estado líquido. El metal fundido se vierte a través de un embudo refractario en una cámara de atomización, haciéndole pasar a través de chorros de agua pulverizada.

Atomización con electrodo fungible (electrólisis) Se colocan barras o láminas como ánodos en un tanque que contiene un electrolito. Se aplica corriente y tras 48 horas se obtiene en los cátodos un depósito de polvo de aproximadamente 2mm. Se retiran los cátodos y se rascan los polvos electrolíticos.

Reducción de óxidos metálicos. En la Naturaleza son muy raros los metales que se encuentran en estado libre, únicamente se presentan como tales los metales nobles: Plata, oro, platino e iridio, debido a su escaso poder de reacción. Los metales se presentan generalmente en formas compuestas de minerales; los de mayor interés técnico, en cuanto se refiere a extracción propiamente dicha, se hallan bien en forma de óxidos o sulfuros y otros en proporciones menores en forma de hidróxidos y carbonatas.

Se reducen los óxidos metálicos a polvos metálicos poniéndolos en contacto con el gas reductor a una temperatura inferior a la de fusión.

Pulverización mecánica. Son los más utilizados tanto por parte de las industrias como el resto de edificaciones; para que se produzca la pulverización e combustible debe tener baja viscosidad, del orden de los 2 grados Engler que sólo se presentan a baja temperatura en los gasóleos, y requiere calentar a 110 ºC a fuel-oil pesado. En este tipo de quemadores la pulverización se realiza por medio de una tobera o chicler a la que llega el combustible a presión impulsado por una bomba. Existe la tendencia aumentar estas presiones para ampliar el campo de regulación y mejorar las características del chorro;sin embargo, estos incrementos sólo se justifican en instalaciones con caudales de combustibles muy elevados, debido al mayor costo de las bombas y al aumento de las posibilidades de obstrucción al ser menor el orificio de salida. Las ventajas de la pulverización mecánica son las siguientes:-

o Combustión homogénea.

o Poca potencia eléctrica absorbida.

o Funcionamiento silencioso.

o Construcción sencilla.

o Llama homogénea, silenciosa y prendida a la cabeza del quemador.

o Alto rendimiento de la combustión.

o Posibilidad de obtener una combustión excelente.

o Posibilidad para evitar la construcción de una chimenea costosa o el empleo de un ventilador para el tiro.

Útil en metales frágiles. Se muele el metal o se lima y se lleva a través de un gas, separándose el metal del gas en una corriente turbulenta dentro de un separador ciclónico.

Condensación de vapores metálicos. Aplicable en metales que pueden hervir condensando el vapor en forma de polvo (magnesio, cadmio y zinc).

Prensado convencional y Sinterizado

Después de la producción de polvos metálicos, la secuencia convencional de la metalurgia de polvos consiste en tres pasos:

o Combinación y mezclado

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