Processo de sinterização

7/28/2019 Processo de sinterizao

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PROCESSO DE SINTERIZAO

1-INTRODUO

A Metalurgia do p, comumente denominada sinterizao, vem a ser um processo altamentedesenvolvido de manufatura de peas metlicas ferrosas e no ferrosas.

Basicamente, os ps metlicos so configurados em ferramental apropriado com posterioraquecimento sob condies controladas a temperaturas abaixo do ponto de fuso do metal base para

promover ligao metalrgica entre as partculas.

Esse aquecimento, chamado sinterizao, normalmente confere massa de p aglomerada aspropriedades fsicas e mecnicas desejadas. comum, entretanto, a ocorrncia de outras fases deprocesso que permitem alcanar valores mais rigorosos de resistncia mecnica, tolernciadimensional, acabamento, etc.

Fundamentalmente, a sinterizao um processo onde a economia de material levado ao extremo:no h gerao de cavacos (os quais numa usinagem convencional podem representar at 50% do

peso original da pea bruta, nem carepas e tendo ainda vantagem de controlando-se a densidade,eliminar pesos mortos indesejveis no produto final. Mesmo levando em considerao necessidade de operaes posteriores de usinagem, uma pea sinterizada normal, usa mais de 97%de sua matria original.

A considerao dos aspectos econmicos torna ainda mais significativos quando se fabricam peasde formas complexas, tolerncia dimensionais rigorosas e grandes lotes de produo.

CARACTERSTICAS

Atravs da metalurgia do p, consegue-se a fabricao de um componente de uso universal: osmancais auto lubrificantes. Realmente, a porosidade existente num mancal sinterizado pode ser

preenchida com leo para garantir uma lubrificao permanente entre o eixo e o mancal. tambma metalurgia do p o nico processo conhecido para a produo de determinadas ligas de altssimadureza em condies industriais. As tcnicas de metalurgia do p possibilitam o desenvolvimentode ligas -cermicas (CEMET), cuja aplicao abre um horizonte ilimitado.

Alm de poderem ser impregnadas com leo para funcionarem com mancais auto lubrificantes, aspeas sinterizadas podem ser impregnadas com rezinas para selar os poros interconectantes,infiltradas com ligas metlicas para se aumentar a resistncia mecnica, tratadas termicamente,cromadas, niqueladas, ferrxidadas, etc...

A maioria das peas sinterizadas pesa menos de 2,5kg, embora peas com at 15kg, possam serfabricadas. Em seu desenvolvimento inicial, a metalurgia do p produzia peas de formas

geomtricas bastante simples, em contraste com a atualidade onde, por motivos principalmenteeconmicos, procura-se fabricar cada vez mais complexas, j que os processos convencionaistornam-nas extremamente onerosas.

ECONOMIAS EM PROCESSOS

Em vrios casos prticos, tais como em eixos com excntricos, pinhes em pontas de eixo, etc.,obtm-se os, economia significativa pela utilizao de peas sinterizadas agregadas a um a peaoriginal simples. Em situaes como esta, o processo de fabricao utiliza-se dos mtodosconvencionais para a "pea bsica" e da metalurgia do p para a produo da "parte complexa".

Algumas peas podem, ainda, ser feitas separadamente na compactao e, ento, juntadas esinterizadas, produzindo a pea final desejada.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Reduz ao mnimo as perdas de matria prima;


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Facilita o controle exato da composio qumica desejada;

Elimina ou reduz operaes de usinagem;

Possibilita bom acabamento superficial;

Processo produtivo de fcil automao;

Produtos obtidos de alta pureza;

Permite a utilizao de caractersticas de resistncia exatamente como requeridos peloprojeto.

2-CARACTERSTICAS DOS PS METLICOS

FORMA, TAMANHO E DISTRIBUIO GRANULOMTRICA

Entre as caractersticas mais importantes dos ps metlicos esto forma e o tamanho das partculas

individuais. Para o projeto de uma pea sinterizada, a distribuio granulomtrica das partculas outra informao importante. Os vrios mtodos de obteno de p metlicos conduzem a diversasformas, tamanhos, distribuio e outras caractersticas dos ps, sendo imprescindvel o domnio do

processo de obteno e caracterizao dos ps para se chegar a uma pea final que atenda osquesitos de engenharia.

As partculas de ps metlicos podem ser esfricas, aciculares, dendrticas, etc.

A medio do tamanho das partculas exige equipamentos especiais: qualquer dos mtodos maiscomuns de medio tem sempre alguma aproximao, contm algum erro inerente. Partculasunidimensionais so, em geral, acirculares ou parecidas com bastes irregulares. Sua dimenso maissignificativa , portanto, o comprimento. Partculas em forma de escamas podem ser consideradas

como bidimensionais, onde o comprimento muito mais significativos que a espessura. Vriaspartculas so de natureza tridimensional, como as esfricas.

O mtodo mais comum de medio do tamanho da partcula que podem variar de 0,400 a0,0001mm o das peneiras padronizadas como por exemplo a Srie de Taylor.

COMPOSIO QUMICA, PERDA DO NITROGNIO E INSOLVEIS

A composio qumica desejada para o produto final bastante controlvel na metalurgia do p.Basicamente, ps de diferentes metais podem ser misturados nas propores especificadas, pode-se

partir diretamente de ps pr-ligados ou pode-se, ainda, misturar ps pr-ligados a ps de metais,para se chegar composio desejada. Essa grande versatilidade no manuseio e combinao de ps

diferentes uma das grandes vantagens de metalurgia do p, visto que uma gama enorme decomposies qumicas pode ser obtida industrialmente atravs essa tcnica.

Relativamente "pureza" do p, utilizam-se dois parmetros de fcil caracterizao: perda dohidrognio e insolveis.

DENSIDADE E ESCOAMENTO

A massa volumtrica ou densidade aparente de um p metlico no estado livre uma caractersticamuito importante no dimensionamento dos parmetros dos ferramentais de compactao desinterizados, e expressa em g/cm3 . Valores tpicos so tambm apresentados na tabela a seguir.

A facilidade de uma massa de p atravessar orifcio tem tambm grande importncia no enchimento

das cavidades de moldes ou matizes. A forma, tamanho e distribuio granulomtrica das partculasde p tm grande influncia nessa caracterstica. Por normalizao aceita internacionalmente,estabeleceu-se como padro de referncia para escoamento o tempo, em segundos, que uma massa


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de 50 gramas leva para se escoar atravs de um orifcio previamente calibrado em recipiente degeometria definida.

3-MTODOS DE OBTENO DOS PS METLICOS

Os dois mais importantes processos conhecidos so a atomizao e a eletrlise.

Desvantagens;

Limita a forma geomtrica da pea (a pea tem que ser extrada de uma matriz);

Obriga a execuo de grandes volumes de produo, j que o custo do ferramental elevado;

Limita o tamanho da pea, uma vez que as potncias requeridas para compactao soproporcionais rea transversal. Peas grandes exigem mquinas de elevada potncia para suacompactao.

ATOMIZAO

Na atomizao, o metal fundido vazado atravs de um orifcio apropriado a essa operao,formando um filete liquido que "agredido" por jatos de ar, gs ou gua. Esses jatos provocam a

pulverizao do filete e seu imediato resfriamento. O p recolhido reduzido e peneirado, estandopronto para ser usado.

O tamanho e a forma das partculas variam em funo de vrios parmetros, entre os quais sedestacam; a espessura do filete, a presso da gua ou gs, a geometria do conjunto de pulverizaoe, evidentemente, o tipo de atomizao. A atomizao a gua normalmente conduz a partculasirregulares e angulosas, enquanto que a atomizao a ar produz partculas mais esferoidais.

ELETRLISE

A fabricao de ps metlicos a partir da eletrolise outro processo comumente utilizado para aproduo de ps de cobre. Os ps produzidos apresentam elevada pureza, baixa densidade aparentee tem gros de estrutura nitidamente dendrtica. Aps recolhida dos tanques de eletrlise, a massa

de p, sob a forma de uma lama, neutralizada, secada, reduzida e classificada por peneiramento.OUTROS PROCESSOS

Vrios outros processos podem ser utilizados para a obteno de ps metlicos, cada qualproduzindo ps com caractersticas especificas:

Mtodos mecnicos: triturao e moagem;

Mtodos fsico-qumicos: pirlise (obteno de ps de ferro e nquel de alta pureza);

Mtodos qumicos: reduo de xidos por hidrognio ou monxido de carbono;

corroso: ps de ao inoxidvel.

4-DETALHES DE FABRICAO

MISTURA E COMPACTAO DE PS

Os ps so misturados em misturadores tipo "Y" ou "duplo cone" conforme figura abaixo.

Mesmo quando se utilizam ps pr-ligados, h necessidade de se adicionarem lubrificantes slidos(estearato de zinco, por exemplo) para diminuir o atrito entre os componentes do ferramental decompactao. A compactao convencional e sempre executada em prensas mecnicas ouhidrulicas. Uma quantidade predeterminada de p colocada numa cavidade formada pela matriz emacho, e ento compactada por uma srie de deslocamentos dos punes superiores e inferiores,

matriz e macho, temperatura ambiente.

Trate-se, aqui, da compactao de um tarugo de ferra, mas a concluso podem ser estendidas a


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qualquer outro compactado.

A matriz uniformemente preenchida com p de densidade aparente (neste caso particular) de2,4g/cm3.

Ambos os punes se deslocaram uma pequena distncia. O p foi levemente compactado (pressode compactao de 0,1t/cm2) e a densidade aumentou de 2,4 para 2,9g/cm3 que corresponde

densidade de um p "socado".At aqui, a compactao apenas causou o adensamento do p, sem deformao das partculas e,evidentemente, sem nenhuma adeso entre elas.

Se o p for removido da matriz, tornar urna forma esboroada, sem contornos definidos. A partirdesse ponto, o aumento da presso aplicada resultar em deformao plstica das partculas. As

partes mais finas de cada partcula individual se deformaro ou quebraro, e uma "solda fria",devida ao entrelaamento dos gros, acontecer, j que eles procuraro ocupar os espaos vaziosentre eles.

Parte dessa presso transmitida atravs da massa de p, causando considervel atrito entre aspartculas de p e a matriz e machos. A densidade aproximada de 3,2g/cm3, que corresponde a uma

presso da ordem de 0,16t/cm2, j haver adeso intergranular suficiente para se ter uma peacilndrica, porm sem resistncia mecnica suficiente sequer para ser manuseada industrialmente.

A compresso continua, bem como a influncia do atrito contra as paredes da matriz; alm dafrico interna entre as partculas. A densidade j alcanou 4,8g/cm3, ou seja, dobro da densidadeinicial. A presso da ordem de 1,2t/cm2. Quando a presso de compactao alcana cerca de2,2t/cm2, a densidade estar por volta de 5,5g/cm3.

A densidade alcanou 6,0g/cm3, correspondente a uma presso de 3,3t/cm2.

Aqui a pea est com sua altura reduzida a 1/3 da original.

A densidade de 5,5g/cm3 a menor densidade utilizada em peas de ferro. Se uma pea com

densidade inferior a essa for sinterizada, suas propriedades mecnicas ser muito pobres, paraaplicaes prticas. Para mancais autolubrificantes de ferro, so comuns densidades entre 5,7 e6,2g/cm3. Aps esses valores de densidade, as presses de compactao envolvidas sobem cada vezmais acentuadamente, causando considerveis deformaes plsticas entre as partculas econseqente atrito interno e contra as paredes da matriz.

obvio, do ponto de vista econmico, que no se deve levar a densidade a valores extremos. J queisso acarreta rpido desgaste do ferramental. Na prtica, em cerca de 90% dos casos, procura-setrabalhar na faixa de 5,7 a 6,8g/cm3 para peas de ferro, conduzindo a processos bastanteeconmicos.

Para mancais autolubrificantes do bronze, as densidades mais usadas esto entre 5,8 e 6,9 g/cm3.Na produo de uma pea mais complexa, como uma engrenagem simples com um furo achatadono centro, por exemplo, o ciclo completo de compactao pode ser visualizado pela seqnciamostrada na figura abaixo.

Uma engrenagem dupla, por exemplo, exigiria um ferramental mais complexo (dupla punoinferior) e, evidentemente, uma mquina mais sofisticada que permitisse o uso desse ferramental.Aps a compactao a pea chamada de "compactao do verde'. A densidade e a resistncia averde dois importantes parmetros fsicos nessa etapa do processo, j que tero influncia decisivanas propriedades mecnicas da pea final.

Outro detalhe importante chamada "zona neutra", que a regio onde as partculas de p menossofrem influncia do processo mecnico da compactao. Em muitos casos, a localizao da zonaneutra inviabiliza a produo de urna pea em sinterizados. Em outros, como numa pea muitoesbelta (grande altura em relao ao dimetro ou a dimenso transversal), no se consegue, emtorno dessa zona, grande compactao compatvel com as outras regies da pea, tornando-a


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inexeqvel.

A sinterizao a etapa do processo de metalurgia do p em que uma massa de partculas, na formado compactado verde ou confinado em moldes, aquecida mediante lenta passagem temperaturaabaixo do ponto de fuso do metal ou liga, levando em conta condies controladas detemperaturas, tempo de permanncia, velocidade do aquecimento/resfriamento e atmosfera.

Basicamente, a sinterizao um processo de estado slido, ocorrendo ligao qumica emetalrgica das partculas do p no sentido de eliminar ou diminuir a porosidade existente nocompactado verde, formando um corpo coerente provido das propriedades fsicas primrias dosinterizado.

Em diversos casos, a temperatura de sinterizao suficientemente alta para fundir um ou maiscomponentes do material, caracterizando a chamada sinterizao com fase lquida. Sob o ponto devista de economia e funcionalidade do processo, o desejvel ter o produto sinterizado acabadoaps esta operao. Entretanto, quando certas caractersticas fsicas e dimensionais no soatingidas, pode-se promover operaes subseqentes de recompresso, resinterizao, infiltraocom metais de mais baixo ponto de fuso, etc...

Os efeitos da sinterizao sobre as propriedades do produto final muito importante e seuconhecimento til na sua correta aplicao funcional.

A sinterizao comumente processada em fornos contnuos, caracterizados por trs zonas deoperao: pr-aquecimento, manuteno e resfriamento.

OPERAES SECUNDRIAS

Recompresso

Dependendo da forma geomtrica da pea da densidade, liga, etc..., ela se deforma durante asinterizao. Nos casos em que essa deformao ultrapassa certo limite, h necessidade de umaoperao adicional de recompresso para garantir tolerncias apertadas, rugosidade, etc... A

recompresso uma operao similar compresso, exceto que, ao invs do p, h a compactaode uma pea j sinterizada.

Infiltrao

A infiltrao basicamente um processo de fechamento dos poros de peas (total ou parcialmente)de um esqueleto (compactado ou sinterizado) de baixa ou mdia densidade (5,6 at6 6,8g/cm3) comum metal ou liga do ponto da fuso mais baixo.

0 mtodo mais usado consiste na colocao de uma pastilha compactada do metal a ser infiltradoem contato com o esqueleto compactado ou pr-sinterizado e aquecendo-se acima do ponto de fusodo infiltrante e abaixo do ponto de fuso do esqueleto, o infiltrante se funde e este penetra noesqueleto por capilosidade preenchendo parcial ou totalmente os poros.

A infiltrao pode ser efetuada com o infiltrante e o esqueleto; somente compactados; e a infiltraoe a sinterizao ocorre simultaneamente (sintration) ou o esqueleto j sinterizado e infiltrantecompactado, e somente ocorre infiltrao; este ltimo o menos econmico, mas pode-se obtermelhor resistncia e ductilidade do que o primeiro.

A infiltrao pode ocorrer diretamente onde pastilha est diretamente em contato com o esqueletoou atravs de uma ponte de ligao entre o infiltrante e o esqueleto (infiltrao indireta). A ponte deligao para evitar eroso ou adeso de resduos indesejveis, mas torna-se invivel devido compactao da ponte de ligao, do infiltrante e do esqueleto.

A infiltrao dos metais tem corno efeito melhora das propriedades mecnicas, resistncia

corroso e usinabilidade, e tambm corno pr-tratamento para acabamento superficial comocromao, niquelao, e galvanizao e tem como efeitos negativos a grande variao dimensionale custo elevado devido compactao do infiltrante e alguns casos da ponte de ligao e do


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esqueleto.

Condio fundamental para que a infiltrao seja possvel:

Temperatura de fuso do esqueleto mais alta do que a do infiltrante, para que o esqueleto semantenha rgido durante o processo.

A solubilidade mtua deve ser limitada, para que o infiltrante flua para os poros e no seja

totalmente absorvidos.No deve reagir mutuamente para evitar forrnao de uma nova fase que obstrua a infiltrao.

Boa molhabilidade, para penetrao uniforme nos poros.

Os metais mais usados como infiltrante da metalurgia do p so: o tlio, chumbo, estanho, mercrioe cobre este ltimo mais usado. Outra tcnica usada na infiltrao mergulhar um compactadosinterizado, porm poroso, num material infiltrante liquefeito.

A infiltrao metlica usada principalmente para aumentar a densidade e tambm utilizada paraaumentar a produo de contatos eltricos de W-Cu, W-Ag, ou Mo-Cu e Mo-Ag.

ImpregnaoAproveita a porosidade da pea sinterizada para impregnar substncias como leos, graxas,impermeabilizantes, etc..., evitando temporariamente a corroso. Proteger contra a oxidao porimpregnao com leo, principalmente no caso de outras aplicaes superficiais, metlicas ouslidas, serem impraticveis.

Existem trs mtodos bsicos, que so o de banho quente e frio, o de banho parcial da pea e omtodo vcuo.

O mtodo de banho quente e frio o mais comum. Por este mtodo a pea submetida a vriosbanhos consecutivos em diferentes temperaturas. Este mtodo tem a inteno de remover asincluses de ar pela variao conjunta pela viscosidade do 1eo e da expanso (contrao) do arco

(nos poros) e no corpo sinterizado.No mtodo de imerso rasa a pea parcialmente submergida no 1eo que penetra na pea por aocapilar. 0 mtodo efetivo, mas lento. Na parte superior da pea o ar sai na medida que o leo sobe,mas na parte submersa pode acontecer de bolhas de ar ficarem completamente fechadas pelo 1eo.

No mtodo de vcuo as peas so colocadas numa cmara de vcuo onde, aps retirado todo o ar damesma, abre-se uma vlvula quer permite a entrada de leo que submerge totalmente s peas.Possui desvantagem em relao ao mtodos dos banhos quente e frio, pois os componentes de baixaviscosidade do leo vaporizam-se deixando-o mais viscoso. O efeito de lavagem no primeiromtodo (movimentao do leo para dentro e para fora) inexistente neste mtodo (O leo penetra defora para dentro).

Variveis, na impregnao com leo, a porosidade interligada de importncia relevante. Somentecom todos os poros abertos (comunicante com a superfcie) teremos uma impregnao completa.

5-SINTERIZAO

A sinterizao consiste no aquecimento das peas comprimidas a temperaturas especificas, sempreabaixo do ponto de fuso do metal base da mistura, eventualmente acima do ponto de fuso dometal secundrio da mistura, em condies controladas de velocidade de aquecimento, tempo atemperatura, velocidade de resfriamento e atmosfera do ambiente de aquecimento.

Em alguns casos certas peas de metal duro entre outros procede-se a uma sinterizao prvia, auma temperatura mais baixa com o objetivo de conferir a briquetes de compactadas condies de

serem usinadas antes da sinterizao final. Esta operao denominada pr-sinterizao.A temperatura ideal de sinterizao da ordem de 2/3 a 3/4 da temperatura de fuso da liga


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considerada. Basicamente a sinterizao um processo de estado slido ocorrendo ligao qumicae metalurgia do p, no sentido de eliminar ou diminuir a porosidade existente no compactado verde;formando um corpo coerente provido das propriedades fsicas primrias do sinterizado.

Em diversos casos, a temperatura de sinterizao suficientemente alta para fundir um ou maiscomponentes do material, caracterizando a chamada sinterizao com fase liquida. A sinterizaoem presena de fase lquida faz presente, por exemplo, na produo de buchas alto lubrificantes de

bronze onde os ps principais de cobre (cerca de 90%) e estanho (cerca de 10%) so previamentemisturados, na sinterizao que elevada a efeito aproximadamente a formao de estruturacristalina tpica do bronze. De qualquer modo a fase lquida presente no deve comparecer emquantidade tal que possa promover uma modificao sensvel nas dimenses do compactado.

A sinterizao comumente processada em fomos contnuos ou semi-contnuos, caracterizado por 3zonas de operao:

Pr-aquecimento;

Manuteno;

Resfriamento.

Basicamente existem 4 tipos de fornos:

Forno de Esteira (at 1150oC);

Forno Wakkingbean (at 1300oC);

Forno Pussher (at 1300oC);

Forno a vcuo (at 1350o

C).FORNOS DE SINTERIZAO

Os fornos de sinterizao so a gs ou eltricos, por resistncia ou induo (fornos a vcuogeralmente). Nos fornos a resistncia, os elementos de aquecimento, em fios, ou barras, so de Ni-Cr para temperatura at 1150oC, de carboneto de cilcio (Globar) at da temperatura da ordem de1400oC, de molibdnio ou tungstnio, at temperatura da ordem de 1550oC (neste caso, exigindo aatmosfera protetora redutora de hidrognio).

Os fornos de sinterizao trabalham normalmente com atmosfera protetora com objetivo de evitar aoxidao das peas e reduzir os eventuais xidos contidos nos ps e que poderiam prejudicar o grau

de sinterizao.6-TRATAMENTOS TRMICOS E TERMOQUMICOS

As peas sinterizadas de ferro so tratadas para obter aumento de resistncia a trao ao desgaste,dureza, ou uma combinao entre elas. Os tratamentos usuais a que podem ser submetidas as peassinterizadas incluem a tmpera, cementao, carbonitretao, nitretao e tratamento a vapor. Aseleo do tratamento a ser feito depende basicamente da aplicao e da densidade da pea.

TMPERA

Toda pea sinterizada, como as forjadas, deveriam ser temperadas imediatamente aps arrefecer. Atmpera efetuada de forma similar dos aos convencionais, tendo como ressalva o tipo de

atmosfera protetora, evitando-se o banho de sal que tende a provocar corroso pela reteno do salnos poros da pea. Pelo mesmo motivo, recomendvel o uso de um leo de arrefecimento rpido,com boa circulao. Para se evitar uma distoro muito acentuada, pode-se aumentar a temperatura


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do leo at nveis em torno de 150oC ou 300oF.

CEMENTAO

Peas sinterizadas com baixo teor de carbono (0,1 a 0,2%) podem ser sementadas por cementosconvencionais ou gasosos. Os sementos lquidos no so recomendados, por causa da dificuldade delavar a pea, isentando-as do sal.

Os cementos slidos, por motivos econmicos no so utilizados em peas sinterizadas pequenas,produzidas em grandes quantidades. Os cementos gasosos so mais recomendveis entretanto, paraque seja bem sucedida, a densidade bem como a preciso de composio devem ser conhecidas.

Para se ter uma pea cementada com razovel homogeneidade de camada e dureza necessrio umadensidade mnima de 7,2g/cm3.

CARBONITRETAO

uma forma modificada de cementao que consiste na introduo de amnia na atmosfera gasosa.O nitrognio contido na amnia difunde na superfcie da pea, simultaneamente, com o carbono, eabaixa a velocidade critica do resfriamento.

A carbonitretao feita com temperatura mais baixa (pelo menos 55oC ou 100oF) e tempo maiscurto (meia hora ou mais) do que a cementao. A baixa taxa de difuso que ocorre nestastemperaturas permitem um controle melhor da camada e da dureza.

A alta taxa de penetrao do carbono e nitrognio que ocorre como um resultado da porosidade parapeas sinterizadas, feitas na sociedade americana para teste de materias (ASTN) B-310, classe a -p de ferro.

NITRETAO

Diferente da carbonitretao principalmente naquela em que a temperatura usada completamentedentro do campo fase ferrtica (cerca de 750oC). As condies atmosfricas podem variar,

dependendo do processo especifico. Em um processo prprio, a atmosfera formado porquantidade do amnia e gs endotrmico associao americana do gs (AGA) tipo 302. Em umoutro processo, uma atmosfera tpica consiste de 35% do amnia e 65% do gs exotrmico (AGA)tipo 301, nominalmente 97% de nitrognio o qual pode ser enriquecido com gs hidrocarbnicoassim como metano ou propano.

0 ciclo do tempo para nitretao gasosa geralmente alcana de 1 at 5 horas. Contudo o ciclo dotempo no passa mais que uma hora, geralmente recomendado para peas sinterizadas por causada profunda ponetrao dos gases carbonizantes.

TRATAMENTO VAPOR

As propriedades fsicas das peas de ferro sinterizadas podem ser melhoradas por este processo, queconsiste em envolver uma camada superficial e interporos de um xido azul cinzento aderente. Isto feito expondo e as peas sinterizadas a uma atmosfera de vapor superaquecido em um forno tipo

poo com temperaturas aproximadas de 430oC a 590oC e a uma presso de aproximadamente de1000mm c.a=0,1bar.

E um processo limpo, seguro e eficiente em termos de custo em que o resultado um aumento dedureza e densidade, maior resistncia a compresso, melhora na resistncia a corroso e aodesgaste, mais o fechamento quase total dos poros.

Em peas de baixa e mdia densidade a camada de xido se forma em toda extenso da pea e nosporos intercomunicantes. Como a dureza de xido em si torno de 50HCR, a dureza aparente da pea

aumenta.A resistncia a compresso de uma pea de baixa e mdia densidade pode ser aumentada de 25% a40%. O xido formado nos poros ajuda a ligao entre as partculas aumentando a resistncia ao


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desligamento.

O xido envolve a pea externa e internamente, protegendo-a de ferrugem e de outros meioscorrosivos. Finalmente, existe a vantagem do fechamento dos poros por um custo mais baixo que ainfiltrao de cobre ou resma. O tratamento a vapor o meio simples efetivo e barato de se obtermais das peas sinterizadas.

A quantidade de formao de xido podes ser determinada pelo aumento de peso das peas indicadoconforme tabela abaixo.

Densidade (g/cm3) Aumento de peso (%)

5.7 6.1

5.8 5.0

5.9 4.3

6.0 3.2

6.2 2.4

6.4 1.9

7-ACABAMENTO

Devido ao tamanho mdio relativamente reduzidas juntamente com os formatos complexos daspeas requer um procedimento e precaues especiais, diferentes dos fundidos e usinados.

Considerando-se as propriedades inerente da pea do p demanda consideraes especiais em cercade todas as operaes secundrias, principalmente limpeza e rebarbao.

As rebarbas so formadas nas junes de ferramentas, no dimetro externo, furos ou superfciesparalelas a direo de compactao. Para retirar as rebarbas indesejveis e as superfcies da pea, ojateamento com granalhas de ao muito usada, isto feito em mquinas especiais onde as peasficam girando enquanto um jato de granalha propulsionado sobre ela. Alm de retirar as rebarbas aum pequeno aumento quanto a resistncia a corroso, pela formao de tenso a compresso nasuperfcie da pea.

Um outro processo o tamboreamento, um tanto mais caro que o jateamento. Alm disso devemostomar alguns cuidados para no danificar os cantos vivos das peas e dentes das engrenagens. Um

tamboreamento feito em tambores rotativos ou vibratrios, utilizando-se abrasivos slidos emsuspenso meio lquido.

Esse processo muito usado para arredondamento dos cantos e retirar rebarbas, porm deve-setomar cuidados. Um dos cuidados a escolha correta dos caipes ou pedras tanto no que se refere atipo de material como no tamanho e forma Como normalmente neste processo o lquido utilizado a gua e contm abrasivos a pea tende a oxidar-se rapidamente, pois o lquido penetra nos poros nodecorrer do processo. Para evitar este problema importante secar a pea e proteger em leo. Deve-se evitar tempos longos tanto no tamboreamento, como no jateamento, j que acaba prejudicando as

peas mais frgeis e aumenta a probabilidade de batidas entre as peas.

8-ACABAMENTO SUPERFICIAL

0 acabamento superficial de peas sinterizadas pode ser considerado bom se comparado as usinadas,micro-fundidas ou forjadas. Entretanto devido as particularidades do processo, apresentacaractersticas diferentes em termos de rugosidade superficial.


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9-OPERAES DE USINAGEM

A usinagem de peas sinterizadas comum, especialmente, quando existirem configuraesgeomtricas impossveis de serem obtidas diretamente do processo de compactao, como, porexemplo, furos transversais, sangrias, roscas, e entrncias transversais internas ou externas, etc.

Velocidade e avanos para peas e alta densidade (cerca de 92% da densidade terica do metal ) so

praticamente os mesmos que para o metal fundido. H entretanto necessidade de alguns ajustesquando se usinam peas de baixa e mdia densidade.

Deve-se tomar cuidado na usinagem de superfcies que vo atuar em contato com eixos, nos casosde peas auto-lubrificantes, j que h perigo de se "fechar" a porosidade nestas reas. Os leos decorte utilizados devem estar bem limpos, j que peas porosas tem tendncia a reter sujeiras.

TORNEAMENTO

Para evitar o "esmagamento" das partculas no torneamento, deve-se usinar a pea a baixasvelocidades de corte, pequeno avano e ferramentas muito bem afiadas.

FRESAGEM

Podem-se utilizar fresas de ao-rpido ou metal duro.FURAO E ROSQUEAMENTO

Em geral, velocidades e avanos para materiais sinterizados ( conforme tabela VII) so um poucomenores (80% a 85%) das utilizadas para os metais fundidos. Quando se torna necessrio abrirfuros na mesma direo da compresso, pode-se j fabricar a pea com chanfro para guiar e facilitara operao. Roscas internas ou externas so executadas da mesma forma que para uma peaconvencional. Uma das vantagens da metalurgia do p a possibilidade da execuo de um (alivio),

para prevenir rebarbas na furao e rosqueamento, construindo sem problemas na prpriafabricao da pea.

RETFICAAs operaes de retifica so muito similares que as convencionais. Entretanto, deve-se evitar aomximo a retificao de superfcies que necessitam ser auto-lubrificantes, j que partculasabrasivas podem ficar retidas nos poros diminuindo acentuadamente a vida do equipamento. Se essaoperao for absolutamente necessria, deve-se proceder a uma limpeza ultra snica posterior.

Os lquidos refrigerantes usados devem estar bem limpos e conter inibidores de corroso. Placamagnticas, normalmente utilizadas em retificas planas no funcionam adequadamente para peasferrosas de baixa densidade.

REBARBAO

A rebarbao feita pelos mtodos usuais, tomando-se, entretanto, determinadas precaues: deve-se adicionar inibidores de corroso a gua e, aps o tamboreamento as peas devem serimediatamente secas. Pode-se utilizar calor para acelerar a evaporao da gua contida nos porosdas peas.

10-PEAS SINTERIZADAS

A metalurgia do p permite a produo seriada de peas simples ou complexas com a mesmafacilidade. Normalmente, a produo de peas sinterizadas est associada a altos volumes de

produo, quando ento o custo do ferramental diludo a valores que o tornem economicamentevivel. A medida em que a geometria da pea se torna mais complexa, entretanto, pode-se trabalhareconomicamente com lotes mais baixos, pois muitos custos de usinagem so eliminados ou

grandemente reduzidos.DETALHES DE PROJETO


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No mbito da normalizao internacional, os produtos da metalurgia do p fazem parte daCOMISSO TCNICA ISSO/TC-119-"Powder Metallurgical Material and Productions"; daOrganizao Internacional de Standarlizao (ISO). Entretanto, em funo de antigas referncias,certas normas de caracter nacional e setorial so extremamente difundidas ainda na atualidade. Atabela VIII apresenta uma breve relao das especificaes mais utilizadas no projeto desinterizados.

Forma, Geometria e Tolerncia:

Corno em qualquer outra tcnica de produo de peas metlicas, a manufatura de sinterizadossegue determinadas regras bsicas afim de se obter produtos viveis do ponto de vista econmico deENGENHARIA. O projeto da pea e a complexidade do ferramental esto fortementecorrelacionados. Dos grandes fatores que influem no projeto da pea so a ao de compresso e ocomportamento do fluxo do p.

Os ps metlicos no se comportam como fluidos metlicos e, devido a aspectos de frico entrepartculas de p e componentes do ferramental, as cavidades devem ser sempre homogeneamentepreenchidas.

A ao de compresso feita somente pelos punes superiores e inferiores do ferramental,governando portanto, detalhes de forma, contornos, dimenses e comprimento. Outra consideraoimportante que o formato da pea deve permitir sempre a sua extrao da matriz. Cuidadosespeciais so tambm tomados na manufatura de peas de paredes finais em funo de dois

problemas: enchimento de p e solicitao mecnica nos punes acima de seus limites deresistncia.

Consideraes sobre projetos de peas sinterizadas

Existem certas consideraes sobre os projetos de peas sinterizadas que devemos ter em menteafim de no venhamos projetar peas sinterizadas enviveis ou de baixa qualidade. Essasconsideraes dividem-se em:

1.- Quanto a dimenso da pea: tendo em vista a capacidade das presenas disponveis eas caractersticas dos ps metlicos a limitaes quanto as dimenses das peas, quevariam do cerca de 10 mm2 a 0,015 mm2 em rea projetada e de 1 a 150 mm decomprimento.

2.- Quanto a forma das peas: apesar de podermos obter uma grande variedade desees e perfis atravs da metalurgia do p, devemos entretanto procurar evitar umnmero exagerado de seo. O perfil da pea que pode ser de forma complicada, deve

permitir fcil ejeo da matriz, pelo movimento do puno inferior. Na possvelobteno de esferas perfeitas, as peas esfricas devem prever uma superfcie plana

lateral. Com relao a forma das peas podemos reassumir os cuidados a tomar, levandoem conta as seguintes regras:

Regra n 1 - Evitar furos laterais, ngulos reentrantes, roscas e outras particularidades que impeamas retiradas das peas da cavidade da matriz. Tais particularidades s podem ser conseguidas porusinagem suplementar.

Regra n 2 - Evitar paredes finas, cantos vivos e particularidades semelhantes que, dificultam oescoamento do p na matriz. A prtica mostra que as espessuras das paredes laterais no podem sermenor que 0,7 a 0,8 mm. Devem-se evitar igualmente abruptas alteraes da espessura das paredes,

pois podem provocar empenamento e, portanto, inutilizao das peas.

Regra n 3 - Evitar projetar peas com comprimentos muito superior as dimenses da seotransversal; em outras palavras o comprimento deve ser proporcional a rea da seo transversal,admitindo-se para limite mximo a relao 3:1 (preferencialmente 2,5:1). Se essa regra no for


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seguida poderia resultar peas com densidade muito inferiores no centro, em relao as partessuperior e inferior.

11-FILTROS

Uma das primeiras aplicaes prticas da tcnica da metalurgia do p a fabricao de filtrossinterizados. Esses elementos filtrantes so superposies de monocamadas de partculas esfricas

ou arredondadas de ps metlicos. Esta superposio resulta em malhas que se interceptam econstituem os poros. O volume de poros nestes filtros pode representar at 60% do volume total.

APLICAES

Os filtros sinterizados encontram ampla gama de emprego nas atividades industriais onde serequeiram resistncias mecnicas, qumica e a temperaturas elevadas. Entre essas aplicaes,

podem-se citar: filtrao de gases a lquidos; filtrao de leos combustveis e minerais; filtrao degua e ar; separao de gua de ar comprimido; abafadores de rudo; estrangulamento de lquidos egases; contra-chamas; difusores.

PROPRIEDADES DE RETENO

Os filtros de bronze, sinterizados apresentam caractersticas fsicas bastante definidas em funo dotamanho mdio das partculas de p.

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Processo de sinterização