Compactacion y sinterizacion de materiales pulvimetalurgicos

LIC. EN INGENIERÍA MINERO METALÚRGICA

ANTEPROYECTO DE INVESTIGACIÓN

COMPACTACIÓN Y SINTERIZACION DE MATERIALES PULVIMETALÚRGICOS

Investigador responsable:
Lugar donde se realiza la investigación: Pachuca Hidalgo.
Tipo de investigación: Aplicada.
Duración aproximada de la investigación: 8 meses.

Pachuca Hgo. Febrero de 2010

Marco de referencia.
La pulvimetalurgia consisteen la producción de piezas por medio de la compactación de polvos (prensado) y su posterior calentamiento (sinterización) a temperaturas por debajo del punto de fusión del material.
La fabricación de componentes pulvimetalurgicos se inicia con la mezcla de polvo metálico con el lubricante y los aditivos. Esta mezcla es compactada como pieza dentro de un molde con la forma deseada mediante laaplicación de presiones, que para el caso de aceros oscila entre 400 y 700 MPa. Después de la compactación, el polvo toma las propiedades de un solido y dicho estado del proceso se denomina “en verde”. Posteriormente, el sinterizado bajo atmosfera controlada produce la unión metalúrgica entre partículas.
Los procesos de compactación de pulvimateriales forman parte de la tecnología de conformado depolvos cuyas aplicaciones están destinadas a la fabricación de materiales metálicos y/o cerámicos de alta calidad y a la manufactura de muchos de los componentes que se requieren en la industria automotriz, aeronáutica, eléctrica, electrónica, en la fabricación de máquinas herramienta, etc.
La materia prima, que consiste en un polvo con un diámetro medio entre 20µm y 200 µm, se compacta dentro deun molde, mediante la acción de un conjunto de punzones que se desplazan en distintos sentidos y en general con diferentes velocidades relativas. Después de la compactación, la densidad final puede ser 2 o 3 veces la densidad inicial y por encima del 90% de la densidad teórica del polvo constituyente. El valor óptimo de las propiedades mecánicas del compacto se alcanza en la etapa desinterización.
El crecimiento de la industria pulvimetalurgica es atribuible al ahorro de costos asociados a la eliminación de procesos de acabado en comparación con otros métodos de procesamiento como la fundición o la forja. En algunos casos, la conversión de de un componente a tecnología pulvimetalurgica implica ahorros de hasta un 40%.
En consecuencia, el conocimiento del comportamiento mecánico de lasaleaciones pulvimetalúrgicas y en especial de los aceros sinterizados, resulta indispensable para aumentar su competitividad y continuar ampliando sus aplicaciones frente a los materiales obtenidos siguiendo métodos convencionales de fabricación.
La producción de materiales sinterizados para aplicaciones estructurales ha mostrado un marco de desarrollo en los últimos años debido al crecimientotanto en la industria automotriz como en al fabricación de aparatos eléctricos. La competitividad de las piezas pulvimetalúrgicas en estos mercados exige obtener componentes de mayores prestaciones a costos razonables. Es ampliamente conocido que los uno de los métodos más eficaces para mejorar la respuesta mecánica de los materiales sinterizados consiste en reducir su porosidad.
Mediante estastécnicas se pueden fabricar materiales compuestos por elementos de altísimo y muy diversos puntos de fusión cuya incompatibilidad hacía imposible la aleación de ciertos compuestos como: W-Cu-Ni

Descripción del problema.
La fabricación de un nuevo componente, requiere el diseño de todo el proceso de compactación, que se especifica mediante las distintas variables que intervienen en el diseñotales como: el tipo de pulvimaterial, la forma y tamaño del molde, la secuencia y velocidad de los punzones, el procedimiento de extracción, etc.
Los métodos actuales para diseñar los procesos de compactación se basan principalmente en la propia experiencia y en la prueba de un gran número de prototipos de diseño, que son costosos en tiempo y dinero. El diseño de un proceso típico requiere...