Vantagens e desvantagens da metalurgia do pó

1-INTRODUÇÃO

A Metalurgia do pó, comumente denominada sinterização, vem a ser um processo altamente desenvolvido de manufatura de peças metálicas ferrosas e não ferrosas.

Basicamente, os pós metálicos são configurados em ferramental apropriado com posterior aquecimento sob condições controladas a temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal base para promover ligação metalúrgica entre as partículas.

Esse aquecimento, chamado sinterização, normalmente confere à massa de pó aglomerada as propriedades físicas e mecânicas desejadas. É comum, entretanto, a ocorrência de outras fases de processo que permitem alcançar valores mais rigorosos de resistência mecânica, tolerância dimensional, acabamento, etc.

Fundamentalmente, a sinterização é um processo onde a economia de material é levado ao extremo: não há geração de cavacos (os quais numa usinagem convencional podem representar até 50% do peso original da peça bruta, nem carepas e tendo ainda vantagem de controlando-se a densidade, eliminar pesos mortos indesejáveis no produto final. Mesmo levando em consideração à necessidade de operações posteriores de usinagem, uma peça sinterizada normal, usa mais de 97% de sua matéria original.

A consideração dos aspectos econômicos torna ainda mais significativos quando se fabricam peças de formas complexas, tolerância dimensionais rigorosas e grandes lotes de produção.

CARACTERÍSTICAS

Através da metalurgia do pó, consegue-se a fabricação de um componente de uso universal: os mancais auto lubrificantes. Realmente, a porosidade existente num mancal sinterizado pode ser preenchida com óleo para garantir uma lubrificação permanente entre o eixo e o mancal. É também a metalurgia do pó o único processo conhecido para a produção de determinadas ligas de altíssima dureza em condições industriais. As técnicas de metalurgia do pó possibilitam o desenvolvimento de ligas -cerâmicas (CEMET), cuja aplicação abre um horizonte ilimitado.

Além de poderem ser impregnadas com óleo para funcionarem com mancais auto lubrificantes, as peças sinterizadas podem ser impregnadas com rezinas para selar os poros interconectantes, infiltradas com ligas metálicas para se aumentar a resistência mecânica, tratadas termicamente, cromadas, niqueladas, ferróxidadas, etc...

A maioria das peças sinterizadas pesa menos de 2,5kg, embora peças com até 15kg, possam ser fabricadas. Em seu desenvolvimento inicial, a metalurgia do pó produzia peças de formas geométricas bastante simples, em contraste com a atualidade onde, por motivos principalmente econômicos, procura-se fabricar cada vez mais complexas, já que os processos convencionais tornam-nas extremamente onerosas.

ECONOMIAS EM PROCESSOS

Em vários casos práticos, tais como em eixos com excêntricos, pinhões em pontas de eixo, etc., obtêm-se os, economia significativa pela utilização de peças sinterizadas agregadas a um a peça original simples. Em situações como esta, o processo de fabricação utiliza-se dos métodos convencionais para a "peça básica" e da metalurgia do pó para a produção da "parte complexa".

Algumas peças podem, ainda, ser feitas separadamente na compactação e, então, juntadas e sinterizadas, produzindo a peça final desejada.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Reduz ao mínimo as perdas de matéria prima;

Facilita o controle exato da composição química desejada;

Elimina ou reduz operações de usinagem;

Possibilita bom acabamento superficial;

Processo produtivo de fácil automação;

Produtos obtidos de alta pureza;

Permite a utilização de características de resistência exatamente como requeridos pelo projeto.

2-CARACTERÍSTICAS DOS PÓS METÁLICOS

FORMA, TAMANHO E DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

Entre as características mais importantes dos pós metálicos estão à forma e o tamanho das partículas individuais. Para o projeto de uma peça sinterizada, a distribuição granulométrica das partículas é outra informação importante. Os vários métodos de obtenção de pó metálicos conduzem a diversas formas, tamanhos, distribuição e outras características dos pós, sendo imprescindível o domínio do processo de obtenção e caracterização dos pós para se chegar a uma peça final que atenda os quesitos de engenharia.

As partículas de pós metálicos podem ser esféricas, aciculares, dendríticas, etc.

A medição do tamanho das partículas exige equipamentos especiais: qualquer dos métodos mais comuns de medição tem sempre alguma aproximação, contém algum erro inerente. Partículas unidimensionais são, em geral, acirculares ou parecidas com bastões irregulares. Sua dimensão mais significativa é, portanto, o comprimento. Partículas em forma de escamas podem ser consideradas como bidimensionais, onde o comprimento é muito mais significativos que a espessura. Várias partículas são de natureza tridimensional, como as esféricas.

O método mais comum de medição do tamanho da partícula que podem variar de 0,400 a 0,0001mm é o das peneiras padronizadas como por exemplo a Série de Taylor.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA, PERDA DO NITROGÊNIO E INSOLÚVEIS

A composição química desejada para o produto final é bastante controlável na metalurgia do pó. Basicamente, pós de diferentes metais podem ser misturados nas proporções especificadas, pode-se partir diretamente de pós pré-ligados ou pode-se, ainda, misturar pós pré-ligados a pós de metais, para se chegar à composição desejada. Essa grande versatilidade no manuseio e combinação de pós diferentes é uma das grandes vantagens de metalurgia do pó, visto que uma gama enorme de composições químicas pode ser obtida industrialmente através essa técnica.

Relativamente à "pureza" do pó, utilizam-se dois parâmetros de fácil caracterização: perda do hidrogênio e insolúveis.

DENSIDADE E ESCOAMENTO

A massa volumétrica ou densidade aparente de um pó metálico no estado livre é uma característica muito importante no dimensionamento dos parâmetros dos ferramentais de compactação de sinterizados, e é expressa em g/cm3 . Valores típicos são também apresentados na tabela