Pulvimetalurgia

1. República Bolivariana de Venezuela
I.U.P “Santiago Mariño”
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Cabimas, Junio del 2017
Participantes:
Marcano Alejandro (C.I 24954437)
Martínez Cesar (C.I 25.681.816)
Mención: Ing. Mtto Mecánico

2. La metalurgia de polvos o Pulvimetalurgia, es un proceso de conformación
metálica como la forja o el moldeo, el cual, presenta un control dimensional muy
exacto. Es un proceso de producción por medio del cual partes o productos se
fabrican comprimiendo polvo metálico o algún material cerámico dentro de un
molde dado; una vez comprimido el polvo, se somete a un proceso de
calentamiento (sinterizado) lo que proporciona a la pieza propiedades de
resistencia y dureza, debido a su mayor homogeneidad y control de tamaño de los
granos; factores esenciales para lograr la formación de enlaces fuertes entre las
partículas. Es el proceso de conformado único para la fabricación de piezas a
partir de materiales con puntos de fusión elevados. Se añade por ejemplo,
aquellos materiales refractarios los cuales poseen puntos de fusión elevados que
los hacen difíciles de trabajar con el equipo que podría considerarse como
ordinario para el manejo de la mayoría de los metales; por otra parte, ciertos
materiales tienden a reaccionar fuertemente con el medio ambiente a fundirse,
motivo por el cual no es fácil procesarlos por este medio. Una ventaja más
respecto a este proceso de conformado es que se puede obtener en forma
económica la combinación de metales y no metales para la fabricación de piezas,
como en el caso de la industria eléctrica en la cual las escobillas de los motores y
los contactos deben tener conductividad apropiada, pero a la vez ser resistentes al
desgaste y al arco eléctrico que se forma al hacer el contacto. Cabe destacar que
durante la selección de este proceso de conformado, el desperdicio de material se
reduce. Aproximadamente el 97% del polvo que se emplea inicialmente se
convierte en producto, además, este proceso se puede automatizar, lo que permite
reducir sus costos y lograr una calidad en el producto
Debido al manejo y la compactación de los polvos involucra cierta complejidad,
existen unas limitantes y desventajas del proceso, entre las que podemos
mencionar:
1. Equipo, herramental y materia prima (polvo metálico) costoso.
2. El manejo y almacenamiento de los polvos requiere de especial cuidado, a fin
de evitar la degradación del material con respecto al tiempo y en algunos casos
riesgo de incendio en el metal en polvo.
3. Limitaciones en la forma de las piezas, ya que se debe de considerar que los
polvos difícilmente fluyen en sentido horizontal (lateralmente) dentro de los moldes
o dados cuando se efectúa la compresión de ellos.
4. La variación en la densidad del material a través de la pieza, especialmente si
se tiene una geometría compleja. La Pulvimetalurgia se identifica como un proceso
eficiente, de alta productividad, con ahorro de energía y materias primas.

3. Consecuentemente, la tecnología de polvos, está creciendo y remplazando
métodos tradicionales para conformar piezas metálicas como la fundición y la
forja. Además, es una técnica de manufactura flexible y útil para un amplio rango
de aplicaciones, como por ejemplo compuestos resistentes al desgaste, filamentos
de tungsteno para ampolletas, restauraciones dentales, rodamientos auto-
lubricantes, engranes de transmisión para automóviles, componente seléctricos,
refuerzos para tecnología nuclear, implantes ortopédicos, filtros, pilas recargables,
y piezas para aeronaves. Otros ejemplos son los discos de esmerilar, brocas y
herramientas de corte y desbaste
 PRODUCTOS DERIVADOS DE LA METALURGIA DE POLVOS
Las técnicas de la metalurgia de polvos se utilizan para producir metales
refractarios, metales compuestos, metales porosos y combinaciones de metal-no
metal y como método de producción más eficaz.
· Metales refractarios dúctiles.
· Pseudoaleaciones.
· Aleaciones porosas.
· Productos de estructuras especiales imposibles de obtener por los procedimientos
usuales.
· Piezas mecánicas clásicas.
 CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DE LA METALURGIA DEPOLVOS.
La manufactura del polvo es muy importante y se debe trabajar bajo ciertas
especificaciones, las cuales determinan las características últimas y las
propiedades físicas y mecánicas de las partes compactadas.
a) Forma.
Ésta característica es importante respecto al empaquetamiento y flujo delos
polvos. Las partículas de forma esférica tienen excelentes cualidades de
sinterizado y dan como resultado características físicas uniformes del producto
final; sin embargo, se ha encontrado que las partículas de forma irregular son
superiores para el moldeo práctico.

4. b) Distribución por tamaño de la partícula.
El tamaño de las partículas tiene que ver con su forma, pudiendo considerarse
una o más dimensiones. Por ejemplo, si la partícula tiene forma esférica se
requiere una sola dimensión, son embargo, para otras formas se puede requerir
dos o más dimensiones. Una forma simple que se emplea en la medición de la
forma de la partícula es su relación entre la dimensión máxima y la mínima. Para
una partícula esférica es de 1.0 pero para un grano acicular puede ser 2 a 4.El
método más común para obtener el tamaño de la partícula es por medio de cribas
de diferente tamaño de malla, empleándose el término Número de malla para
indicar el número de aberturas que posee la malla por pulgada lineal, Así, un
número alto de malla indica un tamaño menor de partícula. En general, se prefiere
un polvo más fino sobre un polvo más grueso ya que los metales más finos tienen
menores tamaños de poros y mayores áreas de contacto, lo cual lleva
generalmente a mejores propiedades físicas después de sinterizar.
c) Compresibilidad.
La compactación de los polvos es una etapa de gran importancia, dado que es
aquí donde se conforma la pieza a su forma y dimensiones finales. La forma,
tamaña y condición de las partículas son características que deben de cuidarse ya
que pueden influir desfavorablemente en el proceso de compactación de la pieza.
Las partículas de polvo que hayan sido endurecidas por deformación en la etapa
de mezclado suelen presentar mayor dificultad para compactarse, de la misma
manera si todas las partículas tienen igual tamaño y forma será muy difícil
compactarlas y alcanzar una gran densidad debido a que habrá mayor número de
huecos. En este sentido, es mucho mejor poder mezclar partículas de formas y
tamaños diferentes ya que de esta manera se pueden llenar mejor los huecos
entre partículas de polvo y lograr una mejor compactación.
d) Fluidez.
El polvo debe de fluir dentro de la matriz o molde con facilidad a fin de garantizar
el llenado completo. La garantía de una buena pieza se basa en que el polvo fluya
en forma adecuada y llene totalmente el molde. En algunos casos es necesario y
conveniente mezclar el polvo metálico con un polímero o un aglutinante a base de
cera (moldeo por inyección), el cual permite que el polvo metálico fluya fácilmente
asegurando el llenado total dela cavidad del molde. A continuación el compacto se

5. calienta en un horno abaja temperatura a fin de quemar el polímero o bien el
aglutinante se puede eliminar por medio de un solvente.
e) Propiedades químicas.
El factor de pureza es de gran importancia debido a que el polvo puede
contaminarse y/o reaccionar con el medio ambiente, oxidándose, lo que en
muchos casos impedirá que se lleve a cabo una buena unión por difusión entre
partículas en la etapa de sinterizado, lo que a su vez trae como consecuencia una
pieza de maña calidad que no cumplirá con los requerimientos mecánicos para la
que fue fabricada.
f) Densidad aparente.
El peso de la cantidad de polvo sin apretar necesaria para llenar completamente
una cavidad de molde dada es la densidad aparente .Aumentar la gravedad
específica o densidad del material incrementa la densidad aparente. Una forma
efectiva de aumentar la densidad aparente es llenar los espacios entre las
partículas con tamaños más pequeños, lo cual origina un arreglo de llenado,
conocido como empaquetamiento intersticial; sin embargo, aun las partículas más
pequeñas no pueden llenar completamente los poros. Aún es posible que la
adición de partículas más pequeñas disminuya la densidad aparente (efecto
contrario al deseado) por la formación de cavidades arqueadas. Es una propiedad
de gran importancia para las operaciones de moldeado y sinterizado. Los polvos
con baja densidad aparente requieren un mayor ciclo de compresión y cavidades
más profundas para producir un aglomerado de densidad y tamaño dados. La
tendencia del comprimido a encogerse durante el sinterizado parece disminuir al
aumentar la densidad aparente.
g) Facilidad de Sinterización.
Es la característica de la cual, los polvos ya compactados, al calentarse a una
temperatura cercana a la de fusión, las partículas individuales pueden unirse,
incrementar la fuerza y resistencia de las piezas, creando así, fuertes enlaces
entre partículas.

6.  Producción de polvo fino.
En este proceso no siempre se utiliza el calor, pero cuando se utiliza este debe
mantenerse debajo de la temperatura de fusión de los metales a trabajar. Cuando
se aplica calor en el proceso subsecuente de la metalurgia de los polvos se le
conoce como sinterizado, este proceso genera la unión de partículas finas con lo
que se mejora la resistencia de los productos y otras de sus propiedades. Las
piezas metálicas producto de los procesos de la metalurgia de los polvos son
producto de la mezcla de diversos polvos de metales que se complementan en
sus características. Así se pueden obtener metales con cobalto, tungsteno o
grafito según para qué va a ser utilizado el material que se fabrica. El metal en
forma de polvo es más caro que en forma sólida y el proceso es sólo
recomendable para la producción en masa de los productos, en general el costo
de producción de piezas producto de polvo metálico es más alto que el de la
fundición, sin embargo es justificable y rentable por las propiedad es
excepcionales que se obtienen con este procedimiento. Existen productos que no
pueden ser fabricados y otros no compiten por las tolerancias que se logran con
este método de fabricación.
 Mezcla y preparación del polvo.
La combinación se refiere a la mezcla de polvos de diferente composición
química, teniéndose la ventaja de poder combinar varias aleaciones metálicas que
seria imposible o muy difícil producir por otro medio. El mezclado se refiere a la
mezcla de polvos de la misma composición química, pero que pueden tener
diferente tamaño de partícula. Esta operación es esencial para la uniformidad del
producto terminado. La distribución del tamaño de la partícula deseada se obtiene
combinando de antemano los diferentes tipos de polvos usados. Los polvos de
aleación, los lubricantes y los agentes de volatilización para dar una cantidad de
porosidad deseada se agregan a los polvos combinados durante el mezclamiento.
El tiempo para mezclamiento puede variar desde unos pocos minutos hasta varios
días, dependiendo de la experiencia y de los resultados deseados. El sobre
mezclamiento debe evitarse en muchos casos, ya que puede disminuir el tamaño
de la partícula y endurecer por trabajo las partículas.

7.  Compresión Del polvo.
Esta es la operación más importante dentro de la metalurgia de los polvos. La
densidad obtenida condiciona la viabilidad de la pieza obtenida. La mayor parte
del compactado se hace en frio, aunque hay algunas aplicaciones para las cuales
los comprimidos se presionan en caliente
El propósito de la compresión es consolidar el polvo en la forma deseada y tan
cerca como sea posible de las dimensiones finales, teniendo en cuenta cualquier
cambio dimensional que resulte del sinterizado; el compactado se ha diseñado
también para impartir el nivel y tipo de porosidad deseado y proporcionar una
adecuada resistencia para la manipulación. Las técnicas de compactado pueden
clasificarse en dos tipos.
a) Técnicas de presión, como el troquel, isostática, formado de alta energía-
rapidez, forjado, extrusión vibratoria y continua.
b) Técnicas sin presan, como el proceso de suspensión de gravedad y
continua
 Calentamiento (sinterizado) de la forma a temperatura deseada.
Los productos de polvos metálicos se pueden someter a tratamiento térmico por
los métodos convencionales para mejorar la dureza, tenacidad y otras
propiedades metalúrgicas deseables, el período de calentamiento debe ser más
largo que para piezas similares de material macizo, pero el enfriamiento ser más
rápido, debe evitarse la oxidación por medio de atmósferas protectoras. La
oxidación puede disminuir la resistencia y producir puntos débiles e impurezas en
el objeto. Los problemas con la oxidación son más serios con los metales en polvo
que con los macizos.
Ventajas:
No se desperdicia material.
Precisión dimensional y buen acabado.
Tiempo de fabricación corto y costos reducidos.

8. Piezas imposibles por otros medios: porosidad controlada, mezcla de metales y no
metales (cerámicos).
Desventajas:
Elevado costo de las matrices de compactado.
Características mecánicas inferiores debido a la porosidad del material.
Limitaciones de diseño: sección uniforme en la dirección de compactado, esbeltez
limitada, etc.