METALURGIA DO PÓ

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UNIVERSIDADE FEEVALE
INSTITUTO DE CIÊNCIAS CRIATIVAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
RELATÓRIO 5 – PROCESSOS INDUSTRIAIS
METALURGIA DO PÓ
MOISÉS CARLOS JANDREY 
RODRIGO NUNES DE AZEVEDO
NOVO HAMBURGO, 2020
RESUMO
O presente relatório refere-se à atividade prática da metalurgia do pó realizada no laboratório de testes da oficina tecnológica do campus II da Universidade Feevale. Cujo objetivo da atividade em si, será demonstrar aos alunos mais um método a ser estudado na disciplina para a continuidade acadêmica. Pois a procura por materiais metálicos e seus compósitos que apresentem melhor desempenho é um importante campo de pesquisa e desenvolvimento. Certamente a demanda para melhor uso de reservas naturais, visando menor consumo de energia e produção mais eficiente de materiais somente pode ser alcançada quando menos material for usado em aplicações especiais. Na metalurgia do pó, comumente conhecido com sinterização, é o processo metalúrgico que consiste na utilização de pós-metálicos, cerâmicos e cermetes (metal + cerâmica), bem como produtos de compostos de liga. Esse processo é que está ligado diretamente ao setor de sinterizados sendo uma área muito bem cotada para um novo investimento setorial.As peças fabricadas por esse processo são amplamente utilizadas em mecanismos e máquinas ainda mais quando um componente requer alta resistência, e melhores propriedades mecânicas. 
Palavras-chaves: Atividade prática, engenharia, metalurgia do pó , mecanismos. 
Sumário
1 INTRODUÇÃO	2
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	2
2.1 Metalurgia do Pó	Erro! Indicador não definido.
2.2 Diferença entre os processos de Metalurgia do Pó	2
2.2.1	2
2.2.2	2
2.3 Equipamentos para o processo de Forjamento	2
2.3.1 Forjamento por martelamento	2
2.3.2 Forjamento por prensagem	2
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	2
APÊNDICES	2
	
1 INTRODUÇÃO
A metalurgia do pó, também chamada sinterização, é o sinterização ramo da indústria metalúrgica que se dedica à produção de peças a partir de pós metálicos e não-metálicos. Embora pesquisas arqueológicas mostrem que o homem já produzia armas, lanças e ferramentas a partir de aglomerados de ferro, há cerca de 6000 anos a.C., somente no século XIX foram dados os primeiros passos para o desenvolvimento da moderna metalurgia do pó. O ano de 1829 representa um marco na história da metalurgia do pó, pois data desse período a produção de peças de platina maleável, material que até então não podia ser processado por fundição normal, em razão do seu alto ponto de fusão (cerca de 1.775°C). No início do século XX, foram desenvolvidos processos para obtenção de peças de tungstênio e de molibdênio por sinterização. Mas a produção só se expandiu mesmo após a Segunda Guerra Mundial, para atender à demanda da florescente indústria automobilística. Hoje são inúmeras as aplicações industriais de peças produzidas por sinterização. Esta tecnologia, comparada à metalurgia convencional, tornou-se competitiva tanto por razões tecnológicas quanto por razões econômicas. Onde for preciso produzir grandes quantidades de peças, de formas complexas, sempre haverá espaço para a metalurgia do pó. Nesse relatório será apresentado as etapas do processo de produção baseado na metalurgia do pó, poderá analisar as vantagens e desvantagens desta tecnologia e descobrirá suas principais aplicações. Também será relatado a nossa experiência através da atividade prática realizada em grupo, além dos conhecimentos adquiridos a partir do estudo dessa operação. 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
	A partir de agora, resumidamente, será apresentado os conteúdos de maior importância para o estudo do processo de metalurgia do pó que nos foi apresentado através da demonstração prática realizada no laboratório. 
2.1 Metalurgia do pó
 Trata-se de uma técnica de fabricação de produtos metálicos ferrosos ou não ferrosos, obtidos através da conformação de pós metálicos, com posterior tratamento térmico de sinterização. Resumidamente as peças obtidas pela Metalurgia do Pó são produzidas a partir da união de partículas sólidas com geometria não definida. Em outras palavras, é o processo de fabricação em que a forma de uma certa peça é dada pela densificação de pó sem uma matriz ou molde. Sendo cada vez mais utilizado devido ao seu baixo índice de perdas, alta qualidade de acabamento, controle de composição química ,e fabricação de materiais de ligas de altíssima dureza. É também uma alternativa que torna possível alta produção de peças com uma única prensa e um operador, com o máximo aproveitamento da matéria-prima. Essa tecnologia baseia-se na prensagem de pós em moldes metálicos e consolidação da peça por aquecimento controlado. O resultado é um produto com a forma desejada, bom acabamento de superfície, composição química e propriedades mecânicas controladas.
Figura 1 – Início do forjamento.
Fonte: mecanicaindustrial.com.br.
A figura acima demonstra basicamente um exemplo de processo de forjamento mais convencional nos tempos antigos, ainda sem grande conhecimento sobre, tudo era feito de forma completamente artesanal, porém, foi assim que se deu a origem e a ideia inicial de como poderíamos manipular os metais através de processos de compressão como o da figura, no caso martelamento. 
A grande diferença do forjamento a quente para o forjamento a frio é econômica, o forjamento a quente apesar de necessitar menos força para realização da conformação do material, necessita um processo anterior de aquecimento o que acaba tornando o valor agregado do produto maior. Já o forjamento a frio além de aumentar a produtividade e a precisão dimensional, elimina ou reduz de forma considerável o número de operações anteriores e subsequentes, e em praticamente todos os casos melhor propriedades mecânicas do material conformado, como limite de escoamento e dureza.
2.2 Diferença entre os processos de metalurgia do pó
Basicamente na indústria existem dois processos distintos forjamento, são eles o forjamento em matriz aberta e o forjamento em matriz fechada, as diferenças e as vantagens e desvantagens de um processo com relação ao outro serão dispostos a partir de agora.
2.2.1 Forjamento em matriz aberta
No forjamento em matriz aberta a principal característica do processo é que o material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam. Esse processo é utilizado para grandes peças com elevadas dimensões e que normalmente tem formatos simples. Muitas vezes esse processo não é o ultimo processo de fabricação dessa peça que ainda passará por outras etapas. 
Alguma peças que geralmente são confeccionadas com a utilização do forjamento em matriz aberta são as correntes e as âncoras dos grandes navios, peças pesadas que necessitam boa resistência mecânica, porém, pouca ou quase nenhuma tolerância dimensional.
Figura 2 – Forjamento em matriz aberta.
Fonte: voe.eng.br/wp-content/2019/06/Forjamento-extruso-trefila.pdf.
	Na imagem acima vemos um processo convencional de forjamento matriz aberta, normalmente esse processo ocorre a quente e são necessárias forças extremas para conformação do material, o que encarece o processo e o torna pouco produtivo, por esse motivo seu uso é bastante específico na indústria. 
2.2.2 Forjamento em matriz fechada
	Esse processo é o mais comumente encontrado na indústria metal-mecânica atualmente, nele o material é conformado entre duas metades de uma matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja fornecer à peça. A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semi-fechada, permitindo assim se chegar a peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre. 
	Podemos dividir esse processo em dois métodos distintos quanto ao tipo da matriz, pois se utilizam matrizes em que se pensa na chamada rebarba (sobremetal oriundo do excesso de material), e matrizes onde não existe possibilidade de rebarba. A principal diferença está no modelo da matriz, quandona impressão da matriz existe possibilidade de rebarba, a gravura da peça já contempla isso e esta será retirada posteriormente com outro processo de usinagem, a grande vantagem desse método é que o volume de material a ser conformado não necessita a precisão do outro. Se utilizarmos a matriz sem possibilidade de rebarba temos que ter em mente que uma quantidade insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e falhas na confecção da peça, já o excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com grande probabilidade de danos.
Figura 3 – Forjamento em matriz fechada com rebarba.
Fonte: web. 
2.3 Equipamentos para o processo de Forjamento 
	Os processos de forjamento normalmente são desenvolvidos em dois tipos de equipamentos distintos para o trabalho de compressão do material, são eles o chamado martelamento (martelete de forjamento) e o forjamento por prensagem (compressão).
2.3.1 Forjamento por martelamento
	No processo de forjamento por martelamento a máquina aplica golpes no material até este adquirir a forma desejada, o impacto causado pelos sucessivos golpes causa a deformação que preencherá a cavidade da matriz do projeto que está disposta na massa do martelo.
	 Os dois tipos básicos de martelo são: martelo de queda livre e o martelo excêntrico. No martelo de queda livre, a matriz superior e a massa cadente são elevadas por rolos de atrito engrenados à prancha, correntes ou outros mecanismos. Quando a prancha é liberada, a massa cadente cai sob a influência da gravidade para produzir a energia da pancada. A matriz é imediatamente elevada para nova pancada. O forjamento com martelo em queda livre é normalmente feito com pancadas repetidas, podendo alternar velocidades que variam de 3,0 m/s até 20 m/s. 
Figura 4 – Exemplo de máquina para operação de Martelamento.
Fonte: www.mecanicaindustrial.com.br/processos-de-forjamento.
	Na figura acima visualizamos uma máquina que realiza a operação de forjamento por martelamento, apesar de ser muito utilizado esse processo acarreta em grande desgaste para o equipamento o que acaba causando gastos grandes com instalação, isso porque a dissipação do impacto do martelo causa avarias na fundação do solo (base da máquina) se não for realizado de forma correta, e também gastos com manutenção em geral do equipamento e da matriz. Além disso, o consumo de energia desse processo é grande comparado ao processo de forjamento por prensagem (compactação). 
2.3.2 Forjamento por prensagem
	Neste processo uma prensa movimenta um cilindro hidráulico que causa a compactação a partir do contato da matriz com o material, se utilizando da força de prensagem através de pressão hidráulica. A principal característica é que a carga total de pressão é transmitida em qualquer ponto do curso do pistão, o que faz com que as prensas hidráulicas sejam particularmente adequadas para operações de forja do tipo de extrusão. A velocidade do pistão pode ser controlada e mesmo variada durante o seu curso, o que ajuda na precisão dimensional e no bom resultado de preenchimento da matriz. 
	A prensa atinge valores enormes de força de compactação devido a interação entre a pressão hidráulica e a área do pistão compactador, na indústria atual existem equipamentos diversos com forças de compactação variadas, que vão desde 500 kg até 150 kTON. 
Figura 5 – Prensa para forjamento.
Fonte: CIMM, 2020.
	
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CHIAVERINI, Vicente, Metalurgia do pó, São Paulo: ABM, 4a ed., 2001. - HIRSCHHORN, J. S., Introduction to powder metallurgy. New Jersey, APMI, 1976. - ASM International. ASM Handbooks Online, http://http://products.asminternational.org/hbk/index.jsp
APÊNDICES
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS AULA 16.