La metalurgia de polvos (PM) es una rama de la metalurgia en crecimiento y en rápida evolución basada en la producción de materiales en forma de polvos metálicos y la fabricación de piezas a partir de estos materiales. Los procesos de pulvimetalurgia pueden evitar, o reducir en gran medida, la necesidad de utilizar procesos de remoción de metal, lo que reduce drásticamente las pérdidas de rendimiento en la fabricación y, a menudo, resulta en costos más bajos. El mercado principal del polvo metálico es el de piezas complejas fabricadas con diversas tecnologías de PM.
La pulvimetalurgia también se utiliza para hacer que los materiales únicos sean imposibles de obtener por fusión o formación de otras formas. Por ejemplo, el carburo de tungsteno (WC), que se utiliza ampliamente en la minería en brocas para perforación de roca con martillo en cabeza, martillos de fondo de pozo y muchas más aplicaciones, se fabrica mediante pulvimetalurgia.
Materiales para pulvimetalurgia
Los materiales para pulvimetalurgia cubren una amplia gama de aplicaciones. Ejemplos de materiales que se procesan mediante pulvimetalurgia son:
- Hierro / acero . Los materiales de metalurgia de polvos ferrosos de baja aleación son predominantes en el sector de piezas estructurales de prensado / sinterizado. En el sector de la automoción, que consume alrededor del 80% de la producción de piezas de PM estructural, la razón para elegir PM es, en la mayoría de los casos, económica. El acero con alto contenido de carbono tiene aproximadamente un 1,25% a un 2,0% de contenido de carbono. Aceros que pueden templarse a gran dureza. Este grado de acero podría usarse para productos de acero duro, como resortes de camiones, herramientas de corte de metal y otros propósitos especiales como cuchillos, ejes o punzones (de uso no industrial). La mayoría de los aceros con más del 2,5% de contenido de carbono se fabrican mediante pulvimetalurgia.
- Aceros inoxidables . Los aceros inoxidables también se pueden procesar mediante pulvimetalurgia. Una gama de aceros inoxidables de las series AISI 300 y 400 están disponibles en forma de polvo. Además, muchos tipos de aceros para cuchillas se producen mediante pulvimetalurgia. El grado de acero inoxidable de endurecimiento por precipitación, AISI 17-4 PH, también se utiliza con frecuencia en productos MIM (moldeo por inyección de metal). De todos los grados de acero inoxidable disponibles, el acero 17-4 PH generalmente ofrece la mejor combinación de alta resistencia junto con excelente tenacidad y resistencia a la corrosión. Son tan resistentes a la corrosión como los austeníticos. Los usos comunes se encuentran en la industria aeroespacial y en algunas otras industrias de alta tecnología.
- Aleaciones de cobre . Las aleaciones de cobre se pueden procesar como piezas estructurales de PM. Estos pueden usar polvos completamente prealeados o mezclas elementales. Los polvos de bronce se pueden transformar en cojinetes autolubricantes.
- Aleaciones de aluminio. Las propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminio dependen en gran medida de su composición de fases y microestructura. Se puede lograr una alta resistencia, entre otras cosas, mediante la introducción de una fracción de gran volumen de partículas finas de segunda fase distribuidas homogéneamente y mediante un refinamiento del tamaño de grano. La pulvimetalurgia permite preparar materiales de grano fino con mayor solubilidad de sólidos que son precursores favorables para un mayor fortalecimiento de la precipitación. Se utilizó atomización de gas para la preparación de polvos. Hay disponible una gama de polvos de aleación de aluminio para el procesamiento de pulvimetalurgia mediante prensado / sinterización de pulvimetalurgia o MIM. Las aplicaciones del aluminio en la pulvimetalurgia suelen estar impulsadas por aplicaciones aeroespaciales con énfasis en los compuestos de densidad completa como miembros estructurales. La aleación de metal en polvo se basa típicamente en las aleaciones de aluminio de las series 2000 y 6000 y contiene cobre, magnesio y / o silicio. Los componentes estructurales de automoción fabricados con técnicas de PM han experimentado una gran aceptación en las últimas décadas debido a la rentabilidad, las capacidades de alto volumen y el posprocesamiento limitado necesario para las piezas de PM. Muchos componentes del motor se fabrican con PM, como bielas, tapas de levas, poleas de transmisión y dispositivos de sincronización.
- Aleaciones de molibdeno . La aleación a base de molibdeno más común es la aleación de titanio-circonio-molibdeno TZM, compuesta de 0,5% de titanio y 0,08% de circonio (el resto es molibdeno). Por lo general, se fabrica mediante procesos de pulvimetalurgia o fundición por arco. La aleación exhibe una mayor resistencia a la fluencia y resistencia a altas temperaturas, lo que hace posibles temperaturas de servicio superiores a 1060°C para el material.
- Aleaciones de titanio . El uso de aleaciones de titanio en la pulvimetalurgia ha aumentado constantemente debido a la viabilidad y la reducción de costos de producir piezas de forma casi neta con posprocesamiento limitado. Esto los ha llevado a ser un foco de investigación y desarrollo a nivel mundial. Los polvos de titanio y aleaciones de titanio están disponibles en varias formas. El uso limitado de la pulvimetalurgia de titanio sinterizado por prensado ha utilizado generalmente polvo de titanio HDH (hidruro-deshidruro). Las propiedades mecánicas del titanio Ti-6Al-4V, como ocurre con otras aleaciones de partículas, dependen de la porosidad, microestructura y contenido de oxígeno dentro de la aleación post-sinterizada y presinterizada. Grado 5 – Ti-6Al-4Ves significativamente más fuerte que el titanio comercialmente puro (grados 1-4) debido a su posibilidad de ser tratado térmicamente. Este grado es una excelente combinación de fuerza, resistencia a la corrosión, soldadura y facilidad de fabricación Es la mejor opción para muchos campos de aplicaciones
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