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Metalurgia do Pó - PowerPoint PPT Presentation


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Metalurgia do Pó. Danilo Pavel José Eduardo Laio Vítor Thiago Albert Wildembergy Lucas. Metalurgia do Pó. É a técnica de produção de peças metálicas a partir de metais e suas ligas reduzidos ao estado pulverulento. Obtenção. Os pós são misturados, submetidos a

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metalurgia do p
Metalurgia do Pó
  • Danilo Pavel
  • José Eduardo
  • Laio Vítor
  • Thiago Albert
  • Wildembergy Lucas
metalurgia do p1
Metalurgia do Pó

É a técnica de produção de peças metálicas a

partir de metais e suas ligas reduzidos ao

estado pulverulento

obten o
Obtenção

Os pós são misturados, submetidos a

compactação em matrizes e os compactados

são sinterizados.

Em alguns casos é comum a fabricação de peças semi-acabadas que necessitam de usinagem para acabamento.

slide6
Produtos obtidos também por técnicas

metalúrgicas usuais:

    • Peças de ferro e aço sinterizado
    • Peças de metais e ligas não-ferrosas
    • Certos ímãs “alnico”
  • Produtos exclusivos:
    • Metais refratários
    • Ligas pesadas
    • Metal duro
    • Materiais porosos
    • Escova coletora de corrente elétrica
    • Contatos elétricos compostos
tungst nio w
Tungstênio (W)
  • Ponto de fusão: 3410°C
  • Minérios: volframita (tungstato de ferro e manganês), xelita (tungstato de cálcio)
  • Os minérios são transformados em WO3
  • Por redução em hidrogênio, passa a tungstênio puro

na forma pulverulenta

dupla sinteriza o do tungst nio
Dupla sinterização do Tungstênio

Pré-sinterização:

  • Em barras
  • Em torno de 1000 e 1100°C
  • Possibilita o manuseio

Sinterização:

  • Fornos elétricos especiais
  • Atmosfera protetora de hidrogênio
  • Temperatura de 3000°C
eventos durante a sinteriza o
Eventos durante a sinterização
  • Crescimento de grão desde 900 até 2800°C

Controla-se o crescimento com pó de

tungstênio, óxidos (de alumínio, sílica ou

alcalinos)

  • Contração e redução da porosidade
conforma o
Conformação

Filamentos

1º Forjamento rotativo das barras (entre 1300 e 1700°C)

  • Reduz-se a secção a 1mm de diâmetro
  • Densidade atingida: 18g/cm³

2º Trefilação (entre 400 e 800°C)

  • Reduz-se a secção a 0,3mm de diâmetro
produto final
Produto Final
  • Fios de densidade próxima a 19,3g/cm³
  • Resistência a tração de 400Kgf/mm²
  • Fios para filamento de lâmpada incandescente
  • Tubos eletrônico e eletrodos de raio-x

Outras conformações: chapas, eletrodos (de

soldagem, velas de ignição)

molibd nio mo
Molibdênio (Mo)

Procedimentos:

  • Os minerais são transformados em MoO3 e

reduzidos a Molibdênio metálico em pó

  • Sinterização em barra (por passagem direta de corrente elétrica)
  • Forjamento rotativo por laminação
  • Trabalhado à frio
produto final1
Produto Final
  • Densidade de 10 a 10,2g/cm³
  • Resistência à tração: 240Kgf/mm² (encruado), 120Kgf/mm² (recozido)

Aplicações: grelha de tubo eletrônico,

eletrodos de raios-x, materiais para contatos

elétricos, elementos de aquecimento para

forno elétrico etc.

t ntalo ta
Tântalo (Ta)
  • Metal resistente a ação de ácidos como: HCl, HNO3, água régia, H2SO4, H3PO4.
  • Apresenta brilho metálico, é resiste muito bem à corrosão por ácidos.
  • Bom condutor de calor e eletricidade.
  • Pode ser obtido por fundição.
obten o1
Obtenção
  • Obtido pela formação de fluoretos duplos de tântalo e nióbio, cuja separação é possível porque o de tântalo é menos solúvel que o de nióbio.
  • Purificação do metal: por eletrólise, tratamento com HF e recozimento à vácuo (até 1600°C).
  • Sinterização em barras sob vácuo (pela passagem de corrente elétrica). Temperatura chega a 2700°C. A densidade fica baixa e, o material, poroso.
  • Forja-se o material e sinteriza-se novamente (a densidade aumenta, elimina a porosidade)
produto final2
Produto Final
  • Densidade de 16,65g/cm³.
  • Resistência à tração: entre 87 e 120Kgf/mm² (encruado), entre 35 e 62Kgf/mm² (recozido).
  • Ductilidade maior que a do Tungstênio e do Molibdênio

Aplicações: capacitores de telefones e pagers,

lâmpadas para turbina à vapor, componentes de

motores de jatos, peças de mísseis e reatores

nucleares, material bio-compatível.

ni bio nb
Nióbio (Nb)
  • Propriedades, processo de fabricação e aplicações semelhantes as do tântalo.
  • Cinza brilhante, adquire coloração azulada em contado com o ar.
  • Densidade de 8,57g/cm³ (metade da do tântalo)

O Brasil é dono de 98% das reservas de

nióbio do mundo

ligas pesadas
Ligas Pesadas
  • Ligas baseadas em tungstênio (mínimo de 90%), facilmente sinterizáveis, possuem alta usinabilidade.
  • Densidade de 18,5%
  • Substitui metais de alta densidade como: platina (21,5g/cm³), ouro (19,3g/cm³), tungstênio (19,3g/cm³), urânio (18,7g/cm³), chumbo (11,4g/cm³)
  • Teor de níquel: 1 a 16%
  • Teor de Cobre: 3 a 20%
aplica es
Aplicações
  • Recipientes de cápsulas para substâncias radioativas
  • Rotores de giroscópios
  • Contrapesos
  • Amortecedores de vibração tensional
  • Embreagens centrífugas
material poroso
Material Poroso
  • Porosidade proposital e controlada
  • Exemplos clássicos:
    • Filtros metálicos
    • Buchas autolubrificantes
obten o2
Obtenção
  • A compactação do pó é realizada sem aplicação de pressão ou sob pressão muito baixa
  • A presença de grafita e de uma substância volátil adicionada também forma os poros
  • A sinterização é em torno de 800°C (filtros) ou 1100°C (mancais)
  • A produção de mancais ou buchas autolubrificantes é diferenciada pela impregnação de óleo após a sinterização

O volume de poros pode chegar a 30%

slide27
Os filtros metálicos são produzidos comumente de bronze ou aço inoxidável
  • É usado comumente em:
    • Indústria química para gases e óleos;
    • Indústria petroquímica
slide29
A fabricação de mancais autolubrificantes é em:
    • Ferro-chumbo-grafita (o mais resistente)
    • Bronze (mais comum)
    • Ferro (mais resistente que o bronze)
  • A adição de cobre, estanho, níquel, ferro ou fósforo aumenta a resistividade mecânica da bucha
  • Nos mancais com suporte de aço também usa-se a metalurgia do pó para revestimento de Cu-Pb
materiais para contatos el tricos
Materiais para contatos elétricos

Combinações de materiais metálicos que não se ligam por fusão convencional

  • Tungstênio ou molibdênio com prata ou cobre;
  • Cobre, bronze ou prata com grafita;
  • Prata com carboneto de tungstênio
slide32
Em princípio os materiais para contato elétrico são divididos em dois grupos:
  • Metal-grafita
  • Compostos ou pseudoligas
metal grafita
Metal grafita
  • Empregados em escovas coletoras de corrente (transferir corrente elétrica entre partes estacionárias e em movimento de motores, geradores etc)
slide34
Escova de grafita:
    • Aplicada em alta voltagem e baixa corrente
  • Escova de grafita com metais de alta condutibilidade térmica:
    • Suporta alta corrente
    • Características lubrificantes
compostos ou pseudoligas
Compostos ou pseudoligas
  • Boa condutibilidade elétrica
    • Pela prata ou cobre
  • Resistência ao calor
    • Tungstênio ou Molibdênio
tipos e aplica es das pseudoligas
Tipos e aplicações das pseudoligas
  • Cobre-tungstênio:
    • Interruptores de potencial de alta tenção
    • Maior resistência de contato
  • Prata-tungstênio:
    • Interruptores de potência de baixa tenção
    • Maior resistência a oxidação
    • Preferível em condução de corrente permanente
obten o3
Mistura

Compactação

Sinterização

Conformação final

Recompressão

Calibragem

Usinágem

Forjamento ou extrusão

(melhor densidade, dureza e condutibilidade)

Compressão a quente

Para ligas com teor de metal refratário próximo de70%

infiltração

Esqueleto poroso de material refratário será impregnado de metal de alta condutibilidade

Obtenção
slide40
A condutibilidade é aumentada se a sinterização é feita acima da temperatura de fusão do metal de alta condutibilidade. É devido a esse processo que é necessária uma operação de conformação final, forjamento, extrusão, compressão a quente ou infiltração.
materiais de fric o sinterizados
Materiais de fricção sinterizados

Metais como cobre, ferro e zinco misturados com elementos abrasivos formando um sinterizado que,comparado aos materiais não-metálicos, possuem propriedades.

slide42
Melhores Resistência ao calor gerado
  • Boa condutibilidade térmica
  • Resistência ao desgaste
  • Suavidade de funcionamento
  • Coeficiente de fricção igual ou ligeiramente menor que o não-ferrosos
obten o4
Obtenção
  • A compactação não é com o enchimento direto das matrizes com a mistura de pós
  • Os compactados são de pequena espessura e grande área e são relativamente frágeis, devem ser manuseados com cautela
  • O compactado, geralmente em forma de anel, é aplicado em suporte de aço
  • Na sinterização, o compactado se solda ao suporte, ficando assim com a rigidez e resistência desejada
materiais usados
Materiais usados
  • Cobre:
    • o básico da liga
    • 60 a 80%
  • Chumbo:
    • As partículas ficam dispersas e atuam como lubrificante se a temperatura passar do seu ponto de fusão
  • Zinco e Ferro
  • Materiais abrasivos:
    • Pode ser sílica, óxido de alumínio, feldspato,carboneto de sílica etc
  • Pós lubrificantes (grafita e sulfeto de molibdênio)
  • Estanho:
    • 2 a 10%
produto final3
Produto final
  • Materiais para sistema de embreagens e frenagem de equipamentos pesados e de terraplanagem
  • Peças de pequena espessura e área superficial grande
ferro e a o sinterizado
Ferro e aço sinterizado
  • As peças são produzidas de forma definitiva ou com usinagem e acabamento
  • Temperatura de sinterização entre 1100°C e 1300°C
  • Dupla compressão
  • Dupla sinterização
  • Impregnação de cobre ou ligas de cobre para aumentar a densidade
slide47
Tratamentos térmicos
  • Cementação ou carbonitretação para melhorar a resistência ao desgaste
  • Tratamentos superficiais para melhorar a resistência a corrosão
    • Oxidação a vapor
    • Fosfatização
    • cromação
impregna o met lica
Impregnação metálica

Esqueleto

poroso

Infiltração

de cobre ou de

liga de cobre

Material

praticamente

sem poro

forjamento sinterizado
Forjamento sinterizado

Peça pré moldada

Forjamento em matriz fechada

Usinagem em acabamento

aplica es1
Aplicações
  • Ferro sinterizado sem elemento de liga
    • Pequenas embreagens
    • Pequenos componentes mecânicos
  • Ferro carbono, ferro-carbono-cobre, ferro-carbono-níquel (densidade média)
    • Componentes de máquina de datilografia, eletrodomésticos e veículos
  • Aços ao níquel, ferro ou aços sinterizados
    • Componentes de veículos e armas
metais e ligas n o ferrosas produzidos por metalurgia do p
Metais e Ligas não-ferrosas produzidos por Metalurgia do

Mais Importantes:

  • Cobre e suas Ligas
  • Alumínio e suas Ligas
cobre e suas ligas
Cobre e suas Ligas
  • Alta condutibilidade elétrica
  • Alta densidade
  • Obviamente, só são produzidas por Metalurgia do Pó se for economicamente viável.
bronze
Bronze
  • Liga de Cobre e Estanho
  • Alta resistência à corrosão
lat o
Latão
  • Liga de Cobre e Níquel
  • Boa resistência à corrosão
  • Boa ductilidade
  • Elevada usinabilidade
  • Alta resistência à corrosão
alum nio e suas ligas
Alumínio e suas ligas
  • Problema na compactação do pó
  • Adição de lubrificante à base de cera (Impedir a junção do alumínio na matriz)
  • Adição de magnésio (Evitar a oxidação)
ferritas
Ferritas
  • Materiais cerâmicos à base de óxidos metálicos complexos
  • Condutibilidade elétrica baixa comparada com os metais e ligas
  • Aplicação em condições magnéticas de alta freqüência
slide60

Utilizadas em indutores de filtros, transformadores de alta freqüência, núcleos de antenas, indutores variáveis, sintonizadores e seletores, isolantes, circuladores

tipos
Tipos
  • Naturais (poucas aplicações)
  • Sintéticos – spinel (obtidos por metalurgia do pó)

 Pós metálicos tipo carbonila

 Pós de Fe2O3, MnCO3 e ZnO