Tecnologia de "Manufatura Verde" - Metalurgia do Pó

1. Definição e Princípio

A metalurgia do pó é uma tecnologia de processo para a preparação de pó metálico ou o uso de pó metálico como matéria-prima, conformação e sinterização, para a fabricação de materiais metálicos, materiais compósitos e diversos tipos de produtos. Seu processo básico inclui a preparação do pó, conformação do pó, sinterização e tratamento subsequente. Essa tecnologia originou-se da tecnologia metalúrgica antiga, mas o desenvolvimento da tecnologia moderna de metalurgia do pó começou no início do século XX e gradualmente se tornou um importante ramo da ciência dos materiais e da tecnologia de engenharia.

1. Processo

1.PóÉ o processo de transformar matérias-primas em pó. Os métodos de pulverização comumente utilizados incluem o método de redução de óxido e o método mecânico.

2.MisturaÉ o processo de misturar diversos pós necessários em uma determinada proporção e homogeneizá-los em pó branco. Existem três tipos: seco, semisseco e úmido, utilizados para diferentes necessidades.

3.FormandoÉ o processo de carregar uma mistura uniformemente misturada em uma matriz e moldá-la em uma peça bruta com determinado formato, tamanho e densidade. Os métodos de conformação são basicamente divididos em conformação sob pressão e conformação sem pressão. O método mais comumente utilizado na conformação sob pressão é a moldagem por compressão.

4.Sinterizaçãoé um processo fundamental na metalurgia do pó. A peça bruta formada é sinterizada para obter as propriedades físicas e mecânicas finais necessárias. A sinterização é dividida em sinterização por sistema unitário e sinterização por sistema multicomponente. Além da sinterização comum, existem também processos especiais de sinterização, como sinterização a granel, infiltração por fusão, prensagem a quente, etc.

5.Pós-sinterizaçãoO tratamento pode ser realizado de diversas maneiras, de acordo com as diferentes necessidades do produto, como acabamento, imersão em óleo, usinagem, tratamento térmico e galvanoplastia. Além disso, nos últimos anos, novos processos, como laminação e forjamento, também têm sido aplicados ao processamento de materiais de metalurgia do pó após a sinterização, alcançando resultados relativamente ideais.

3. Sistema de fixação em métodos comuns de processamento de engrenagens

Desde torneamento comum → fresamento de engrenagens → conformação de engrenagens → aparas de engrenagens → torneamento duro → retificação de engrenagens → brunimento → furação → retificação de furos internos → soldagem → medição, é particularmente importante configurar um sistema de fixação adequado para este processo.

4. Características do processo

1. A densidade do produto pode ser controlada, como materiais porosos, materiais de alta densidade, etc.

2. Grãos finos, microestrutura uniforme e sem segregação de componentes.

3. Quase moldagem, taxa de utilização de matéria-prima > 95%.

4. Menos ou nenhum corte, o processamento de corte é de apenas 40%~50%.

5. Os componentes do material são controláveis, o que é propício à preparação de materiais compósitos.

1. Vantagens, Desvantagens e Aplicações

Vantagens:

1. Geralmente, engrenagens de metalurgia do pó têm menos processos de fabricação.
2. Na fabricação de engrenagens usando metalurgia do pó, a taxa de utilização de material pode chegar a mais de 95%.
3. A repetibilidade das engrenagens de metalurgia do pó é muito boa. Como as engrenagens de metalurgia do pó são moldadas por prensagem, em condições normais de uso, um par de moldes pode prensar dezenas a centenas de milhares de peças brutas de engrenagens.
4. A metalurgia do pó pode fabricar várias peças em uma.
5. A densidade do material das engrenagens de metalurgia do pó é controlável.

6. Na produção de metalurgia do pó, para facilitar a remoção da peça bruta da matriz após a conformação, a rugosidade da superfície de trabalho da matriz é muito boa.

Desvantagens:

1. A produção em lote é necessária. Em geral, lotes com mais de 5.000 peças são mais adequados para a produção de metalurgia do pó.
2. O tamanho é limitado pela capacidade de prensagem da prensa. A prensa geralmente suporta pressões que variam de algumas toneladas a centenas de toneladas, e o diâmetro pode ser produzido basicamente em 110 mm.
3. As engrenagens de metalurgia do pó são limitadas pela estrutura. Devido a questões de prensagem e moldagem, geralmente não é adequado produzir engrenagens sem-fim, engrenagens espinha de peixe e engrenagens helicoidais com um ângulo de hélice superior a 35°. Geralmente, recomenda-se projetar os dentes helicoidais das engrenagens helicoidais dentro de 15°.
4. A espessura das engrenagens de metalurgia do pó é limitada. A profundidade da cavidade e o curso da prensa devem ser de 2 a 2,5 vezes a espessura da engrenagem. Ao mesmo tempo, considerando a uniformidade da densidade longitudinal da altura da engrenagem, a espessura da engrenagem de metalurgia do pó também é muito importante.

Aplicações:

1. Indústria automobilística: Muitas peças automotivas são fabricadas usando tecnologia de metalurgia do pó, como engrenagens, anéis sincronizadores, peças de motor, rolamentos, componentes do sistema de freio, etc.
2. Engenharia mecânica: No campo da engenharia mecânica, a metalurgia do pó é usada para fabricar diversas peças com estruturas complexas, como bombas, válvulas, bielas, etc.
3. Indústrias elétrica e eletrônica: A tecnologia de metalurgia do pó pode ser usada para produzir componentes de núcleo de ferro em equipamentos eletromagnéticos, como núcleos de ferrite de transformadores e indutores.
4. Aeroespacial: Devido às características de baixa densidade, alta resistência e boa estabilidade térmica das peças de metalurgia do pó, elas são amplamente utilizadas no campo aeroespacial, como na fabricação de peças de motores, componentes de satélites, etc.

Em resumo, a metalurgia do pó é uma importante tecnologia de preparação de materiais com amplas perspectivas de aplicação e vantagens significativas. Com o progresso e o desenvolvimento contínuos da ciência e da tecnologia, a tecnologia da metalurgia do pó continuará a aprimorar-se e inovar, contribuindo cada vez mais para o desenvolvimento da ciência dos materiais e da tecnologia de engenharia.