Processo de Sinterização: Metalurgia do pó

Sinterização

Introdução

Metalurgia do pó, comumente conhecido com sinterização, è o processo metalúrgico que consiste na utilização de pós-metálicos, cerâmicos e cermetes (metal + cerâmica), bem como produtos de compostos de liga. No qual são transformados em produtos sólidos, com intuito de atingir escala comercial. A partir de um processo altamente desenvolvido de manufatura principalmente direcionado a peças metálicas ferrosas e não ferrosas.

O processo de produção é dividido em etapas, estas que vão desde a obtenção dos pós, passando pela compactação e chegando a sinterização propriamente dita. Basicamente, os pós passam por ferramentas apropriadas com posterior aquecimento, que dão forma as peças, sob condições controladas de aquecimento atuando abaixo do ponto de fusão do metal, permitindo a adesão metalúrgica das partículas de pó, sem derreter o material.

3 - Etapas do processo

O processo de metalurgia do pó envolve três etapas fundamentais; são elas a obtenção do pó, a compactação e a sinterização propriamente dita. Etapas que se baseiam na prensagem de pós em moldes metálicos e obtendo a consolidação da peça por aquecimento de forma controlada. O resultado final é um produto com forma desejada, com bom acabamento superficial, propriedades mecânicas também controladas.

3.1 - Obtenção e caracterização dos pós

Entre os métodos existentes de obtenção dos pós por moagem está o mecânico, químico, físico e físico-químico. Levando em consideração fatores como forma, tamanho e distribuição dos grãos na produção de peças sinterizadas. Podendo também os diversos pós, passarem por mais de um método para se chegar às características e propriedades desejadas.

Caracterizado como método físico, está um dos métodos mais utilizados á atomização. Consiste na primeira fase do processo onde o metal é fundido e armazenado e consequentemente vazado por orifícios, são pulverizados em alta pressão em forma de filetes por jatos compostos de ar, gás ou água. Para se chegar ao formato desejado de pó, possuem diferentes tipos de bocais que são configurados de acordo com a espessura do filete, pressão e o tipo de atomização do metal fundido. Os bocais também na parte de resfriamento da material. Já no processo seguinte o pó é recolhido, passando por uma redução e peneiramento onde se encontra pronto para ser usado.

3.2 - Método Físico

3.2.1 Atomização

A atomização é um processo de produção de pós-metálicos, relativamente em larga escala, processo em que o metal fundido é vazado através de orifícios formando filetes de metal liquido são pulverizados em alta pressão por jatos compostos de ar, gás ou água. Esses jatos são compostos por diferentes tipos de bocais que são relacionados de acordo com o formato de grão desejado, Porém produzem a pulverização e resfriamento de imediato. A alta velocidade de resfriamento das partículas, junto a novas técnicas de consolidação tem proporcionado o desenvolvimento de novas ligas, com reduzida segregação e refinamento microestrutura. As ligas de pós de ferro (aços baixa liga, inoxidáveis e rápidos) são materiais comumente por atomização.

Os pós-processados por atomização apresentam características típicas de distribuição granulométrica, tamanho e forma de partícula, microestrutura e composição química. Estas características definem propriedades posteriores do produto, notadamente, densidade aparente, escoabilidade, compressibilidade, sinterabilidade, variação dimensional e propriedades mecânicas.

3.3 - Método Físico-químico

3.3.1 - Eletrólise

A eletrólise é o método físico-químico, em que geralmente é utilizado na produção de pós, Mais especificamente em pós de cobre. Onde o processo de produção utiliza se um material sólido, esse mesmo material é inserido em um tanque e dissolvido em uma solução eletrolítica, em que a á passagem de corrente elétrica. O resultado apresenta um pó de consistência semelhante à forma de uma lama, porém de elevado grau de pureza. Posteriormente essa massa passa por neutralização, secagem e consequente redução e peneiramento de acordo com sua classificação como pó, ou seja, tamanho e propriedades diferentes. Considerando outro método físico-químico para obtenção de pó a pirólise, em que o material sofre decomposição de uma substância por ação do calor.

3.4 Métodos Mecânico

3.4.1 Moagem

Dentre os métodos mecânicos para a obtenção de pós destaca se a moagem. Em geral o processo de moagem é feito em equipamentos, neste caso, chamado de moinho de bolas, que consiste num sistema contendo um tambor rotativo contendo esferas metálicas em seu interior, feitas de material com características de resistência ao desgaste. O processo baseia se na rotação do tambor, em que as esferas chocam-se entre si, causando uma desintegração gradativamente das mesmas. Concluindo se com o material em forma de pó no fundo do tambor.

Figura X. Moagem: realizada em moinhos de bola (esferas de metal de alta dureza)

http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/04%20Sinteriza%C3%A7%C3%A3o.pdf

3.5 - Método Químico

3.5.1 – Corrosão

O processo de obtenção de pó por corrosão envolve um a utilização de substâncias, como ditas químicas, que vão atuar sobre o metal produzindo uma oxidação pelo ataque de ácidos ou bases, envolvendo também a redução dos óxidos metálicos pelo emprego de oxigênio ou monóxido de carbono.

3.6 - Compactação

O processo de compactação é realizado quando uma quantidade predeterminada de pó é colocada na cavidade de uma matriz montada em uma prensa de compressão, que pode ser mecânica ou hidráulica. A compactação ocorre por deslocamentos simultâneos dos punções superior e inferior, á temperatura ambiente. Os movimentos observados pelos punções primeiramente causam apenas o adensamento do pó, sem que ocorra deformação das partículas e produzir a consolidação entre elas. Se o processo for interrompido de imediato, o pó consequentemente não manterá o contorno superficial definido.