Este documento describe el proceso de metalurgia de polvos, incluyendo la producción de polvos metálicos, su mezcla y preparación, compactación, calentamiento y las características de los polvos. Explica que la metalurgia de polvos permite fabricar piezas pequeñas con alta precisión y controlar la porosidad. Ventajas incluyen tolerancias reducidas y acabado de superficie de alta calidad, mientras que desventajas son que los polvos son caros y algunos presentan riesgo de explosión.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Cabimas-Zulia
Metalúrgica de Polvos
Realizado por:
Máximo J. Núñez Ing. Mantenimiento Mecánico C.l 27.135.270
Materia: Proceso de fabricación

2. ESQUEMA
1) Definiciones de metalurgia de polvos y sus derivados.
- Producción.
- Mezcla y preparación.
- Compresión.
- Calentamiento.
- Característica de los polvos.
2) Ventajas y desventajas con respecto a los otros procesos de fabricación.

3. DESARROLLO
1) DEFINICIONES DE METALURGIA DE POLVOS.
La Metalurgia de polvo se trata del proceso de fabricación que partiendo de
polvos finos que al someterlos a una compactación y acompañados de un aumento
de temperatura, en condiciones atmosféricas diferentes, se llega a dar una forma
deseada de una pieza a fabricar. Es destacable que el proceso es considerable para
la fabricación a gran escala de piezas pequeñas con una alta precisión, para
materiales o mezclas poco comunes y además se consigue controlar el grado de
porosidad y permeabilidad. Se destacan dentro de los productos provenientes de
este proceso los rodamientos, los arboles de leva, Herramientas de corte,
segmentos de pistones, guías de válvulas, filtros, entre otros. Como se plasmó
anteriormente cierto grupo de componentes que son productos derivados de este
tipo de metalurgia los podemos encontrar en automóviles que utilizamos
diariamente y en casos hasta por un excesivo número de horas de trabajo, con ello
es imposible no destacar la calidad de las piezas de este tipo de fabricación.
Entrando en calor con el tema es necesario conocer la obtención de los polvos
metalúrgicos, generalmente son realizados con metales puros Principalmente de
hierro, cobre, estaño, aluminio, níquel, y titanio, además se puede realizar con
aleaciones tales como latones, bronces aceros y aceros inoxidables. Entre los
procesos más comunes se destacan:
PRODUCCIÓN DE POLVOS.
 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. 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. 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).
- EXTRACCIÓN: El material se obtiene a partir de su compuesto.

4. - REDUCCION: Se reduce un oxido, a través del carbono o hidrogeno Ej: Fe,
Cu, Co, Mo y W.
- DESCONPOSICION TERMICA: Descomposición de un compuesto por
calor. Ej: Carbonilo de Níquel Ni(CO)4.
- ELECTROLISIS: Se manipula para crear un depósito altamente desigual el
cual luego se descompone Ej: Fe, Cu y Be.
- PRECIPITACION: Desde una solución acuosa es posible mediante la
cementación (Precipitación con un metal menos noble, Ej: (Cu con Fe) o por
la reducción con hidrogeno (Ej: Ni).
- DEPOSICIÓN: Precipitación del material solido desde la fase gaseosa. Ej:
Zn.
PRODUCCIÓN MECANICA DE POLVOS.
Algunos polvos metálicos se producen a través de maquinado, triturando
virutas por medio de molienda.
PREPARACIÓN Y MEZCLADO.
La mayoría de polvos se somete a diversos pasos preparatorios.
CLASIFICACIÓN:
- Es el proceso de separación en fracciones de acuerdo con el tamaño de la
partícula.
- Algunas veces se requiere de molienda (elimina aglomerados, aplana las
partículas o modifica sus propiedades).
- Se separan las partículas excesivamente grandes, las finas y superfinas.

5. ACONDICIONAMIENTO DE POLVOS:
- Algunas aleaciones se cubren con una película de óxido muy delgada, tenaz
y persistente, que perjudican en gran medida las propiedades de la pieza
terminada. Requieren de técnicas con bajo el contenido de oxígeno.
- Los polvos de metal finamente distribuidos pueden ser peligrosos y deben
tratarse con cuidado especial. Algunos pueden ser tóxicos, presentar peligro
de explosión o son pirofóricos (se encienden espontáneamente en el aire).
MEZCLADO:
- Un solo polvo no puede reunir todos los requisitos de propiedades de
producción o de servicio, por lo que se mezcla con otros.
- Debe ser completo, con cada partícula uniformemente recubierta y con los
diferentes constituyentes uniformemente dispersos.
- Con frecuencia se emplea el molino de bolas.
PROPOSITOS:
- Asegurar la uniformidad de la distribución de tamaños.
- Controlar la respuesta a los esfuerzos impuestos (geología) para mejorar el
manejo.
- Ajustar la densidad del cuerpo compactado.
- Cambiar la composición o las propiedades de servicio.
COMPACTACIÓN.
El polvo suelto se comprime mediante prensas mecánicas o hidráulicas en una
matriz, resultando una forma que se conoce como pieza en verde o compactado
crudo. Las prensas más utilizadas son uniaxiales, en la que la presión se aplica
al polvo en una sola dirección. Mediante compactación uniaxial pueden
obtenerse piezas en verde con dimensiones y acabados precisos,
obteniéndose una alta productividad en la industria mediante esta técnica. Un
inconveniente de la compactación uniaxial es la baja relación longitud/diámetro
que puede obtenerse en las piezas debido al gradiente de densidad que se
produce entre el centro de la pieza y las zonas más próximas al punzón. Para

6. obtener un compacto con mayor densidad se emplean prensas de doble
émbolo.
Variantes:
Prensado isostático en frío (Cold Isostatic Pressing, CIP). Es un método de
compactación que se realiza encerrando herméticamente el polvo en moldes
elásticos típicamente de goma, látex o PVC, aplicándoles presión hidrostática
mediante un fluido que puede ser agua o aceite. Las piezas en verde obtenidas
por este sistema tienen propiedades uniformes e isótropas. Una de las
principales ventajas de este método de compactación es la alta relación
longitud/diámetro que puede obtenerse en las piezas con respecto a la
compactación uniaxial. Es un método muy utilizado para la compactación de
piezas cerámicas.
CALENTAMIENTO.
Para lograr la obtención se somete como a principio se resaltó “a una
compactación y a un aumento de temperatura”, quiere decir que se le aplica
calor, A este proceso se le denomina sinterizado de polvos que consiste en el
calentamiento en horno de mufla con atmósfera controlada a una temperatura
en torno al 75% de la de fusión. En general, los hornos son continuos con tres
cámaras:
 En la cámara de purga se consume el aire y se volatilizan los lubricantes y
aglutinantes al tiempo que se calienta lentamente el compactado.
 En la cámara de alta temperatura se produce la unión de las partículas de
compactado por difusión en estado sólido.
 En la cámara de enfriamiento se hace descender la temperatura del producto
ya sinterizado.
En todo el proceso, es fundamental mantener una atmósfera controlada para
evitar la rápida oxidación de las pequeñas partículas metálicas al elevarse las
temperaturas en presencia de oxígeno. Para ello, se emplean atmósferas
reductoras basadas en hidrógeno, amoníaco disociado y nitrógeno.
Al igual que en proceso de compactación en frio se puede encontrar con una
serie de variantes las cuales son: Prensado isostático en caliente (Hot Isostatic
Pressing, HIP). La compactación y el sinterizado se realizan en una única etapa
encerrando herméticamente el polvo en un recipiente flexible y exponiéndolo
seguidamente a alta temperatura y presión. Los productos obtenidos por este
sistema tienen propiedades uniformes e isótropas. Pueden obtenerse valores
elevados de densidad en las piezas debido a la baja porosidad residual que
queda en las piezas tras el proceso, con valores en muchos casos superiores al
99% de la densidad teórica del material completamente denso (sin porosidad).

7. Por otro lado, también es posible, cuando desee realizarse algún mecanizado,
realizar un pre sinterizado del compactado de forma que pueda manipularse y
mecanizarse sin dificultad. Tras el sinterizado definitivo, el mecanizado posterior
puede minimizarse e incluso eliminarse. Si el sinterizado se efectúa durante un
tiempo prolongado puede eliminarse los poros y el material se hace más denso.
La velocidad de sinterizado depende de la temperatura, energía de activación,
coeficiente de difusión, tamaño de las partículas originales.
CARACTERISTICAS DE LOS POLVOS.
- 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.
- 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 y densidad 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 la 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.
Se expresa en kilogramos por metro cúbico. Esta debe ser constante siempre,
para que la pieza tenga en todas sus partes la misma cantidad de polvo.
2) Ventajas y Desventajas.
- VENTAJAS.
 La producción de carburos sinterizados, cojinetes porosos y bimetálicos de
capas moldeadas, sólo se puede producir por medio de este proceso.

8.  Porosidad controlada.
 Tolerancias reducidas.
 Acabado superficial de alta calidad.
 No hay pérdidas de material.
 No se requieren operarios con alta capacitación.
- DESVENTAJAS.
 Los polvos son caros y difíciles de almacenar.
 El costo del equipo para la producción de los polvos es alto.
 Es difícil hacer productos con diseños complicados.
 Existen algunas dificultades térmicas en el proceso de sinterizado,
especialmente con los materiales de bajo punto de fusión.
 Algunos polvos de granos finos presentan riesgo de explosión, como
aluminio, magnesio, zirconio y titanio.