Pulvimetalurgia

TEMA 3. FABRICACIÓN DEL MATERIAL EN POLVO
ESQUEMA: - Métodos Básicos -Técnicas de Fabricación Mecánica -Técnicas de Fabricación Electrolítica -Técnicas de Fabricación Química -Técnicas de Atomizado -Ejemplos de Fabricación de Polvos Metálicos -Cuestiones

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Métodos Básicos El método de fabricación ayuda a entender sus caracteristicas y define su manipulación y posterior procesamiento Haycuatro grandes categorías: -Troceado mecánico -Reacción química -Deposito electrolítico -Atomizado Otros métodos son específicos del tipo de material empleado La pulverización supone transmitir energía al material para formar nueva superficie específica. Parámetros importantes son: Eficiencia, contenido de energía, materia prima y contaminación 1 m3 de metal , para trocearlo en partículas de 1micra 2.1018 partículas con una superficie de 6.106 m2 ENERGIA

La selección del método depende del costo y de las caracteristicas requeridas 2

Métodos Mecánicos de Fabricación Hay cuatro tipos que normalmente se usan combinados: -Impacto (golpeo brusco del material para fracturarlo) -Atricción (reducción de tamaño por frotamiento) -Cizalladura (rotura por procesos de cortadura, demasiadogruesos para P/M, excepto para productos frágiles, Ej: cintas de vidrio metálico) -Compresión (a velocidades más lentas que por impacto, fragilidad)

Para polvos de 1 mm, los molinos de martillos son eficientes Sin embargo para materiales en el rango de 1 a 100 micras, los equipos más adecuados son los molinos de bolas, atritores o molinos planetarios. 3

Métodos Mecánicos de Fabricación MecanizadoEl mecanizado de metal en bruto produce polvos gruesos e irregulares La viruta (muy abundante), puede refinarse mediante molienda Este método no suele utilizarse sino es para aprovechar chatarra de otros procesos. La viruta así obtenida (muy abundante), puede refinarse mediante molienda Aplicaciones: High C steels y polvos para amalgamas (reconstr. Dental) Desventajas: mal control sobre lascaracterísticas, contaminación : oxidos, aceite y otros metales Molienda

σ=

2 Er D

Resistencia al impacto: E modulo elástico R (radio del mayor defecto presente), D tamaño de partícula

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Métodos Mecánicos de Fabricación: Molienda La eficiencia del proceso disminuye al hacerlo el tamaño de partícula La energía involucrada en el proceso viene dada por:

W = k (D

−a f

−D

−a i)

Donde k es una cte. Que depende del material, las bolas, el diseño y la operación del molino. El exponente “a” tipicamente oscila entr 1 y 2. El tiempo de molienda depende de: la cantidad de polvo, de la reducción de diametro, el tamaño de las bolas y las rpm del molino EFECTO CASCADA

N c ( rpm) =

30 2 g = π R

42.3 R ( en m )

R: radio del molino 5

Métodos Mecánicos deFabricación: Molienda

Esquema del movimiento de las bolas en el molino. (a) deslizamiento, (b) rodadura, (c) cascada y (d) v > v crítica La fracción en volumen de bolas frente a polvo está entre 1 y 2
DIAMETRO BOLAS: 30 x Dinicial LLENADO: 30-50% del volumen MATERIAL INICIO: 25% del volumen La máxima eficiencia de impacto ocurre a N = 0.75 Nc. El consumo de potencia (Q) viene dado por:

Q = C.M . RDonde: M = peso (de bolas + material) C = constante que depende de la relación de llenado (Volumen de bolas+ material/ volumen del recipiente de molienda)

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Métodos Mecánicos de Fabricación: Molienda La molienda no es muy util para polvos metálicos (elevada tenacidad) (se pegan entre ellas, dando una eficiencia entre 1 y 3% Por lo tanto se suele utilizar antes de las etapas de reduccióncuando el material está oxidado. Un método semejante consiste en hidrurar + moler + deshidrurar en vacío -La presencia de fluidos facilita la dispersión del polvo y por tanto su molienda. Además protege de la oxidación - Las pérdidas más importantes del proceso ocurren en forma de calor y ruido. -Los polvos metálicos producidos por molienda están endurecidos, son irregulares y tienen baja fluidez...