Aula_Metalurgia do po

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<p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>PROCESSOS DE</p><p>FABRICAÇÃO</p><p>LOM 3236</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto</p><p>Departamento de Engenharia de Materiais</p><p>Escola de Engenharia de Lorena - USP</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>AULA</p><p>METALURGIA</p><p>DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 3</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>Metalurgia do Pó é a arte de produzir peças e</p><p>componentes através da aplicação de pressão sobre</p><p>pós metálicos ou cerâmicos. A aplicação de calor</p><p>durante ou após a compactação é utilizada para</p><p>aumentar a ligação entre as partículas. Este</p><p>processo de aquecimento abaixo do ponto de fusão</p><p>é conhecido por sinterização.</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 4</p><p> Etapas do processo:</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>Produção do pó</p><p>Mistura</p><p>Caracterização do pó</p><p>Compactação</p><p>Sinterização</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 5</p><p> Etapas do processo:</p><p>➢ Produção do pó</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 6</p><p> Etapas do processo:</p><p>➢ Produção do pó</p><p>✓ Tamanho de partícula</p><p>✓ Forma</p><p>✓ Microestrutura</p><p>✓ Composição</p><p>✓ Fricção</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 7</p><p> Etapas do processo:</p><p>➢ Compactação</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 8</p><p> Etapas do processo:</p><p>➢ Sinterização</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 9</p><p> Etapas do processo:</p><p>➢ Processo</p><p>✓ Compressão</p><p>✓ Compressão a quente</p><p>✓ Extrusão</p><p>✓ Forja</p><p>✓ Sinterização (temperatura e tempo)</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 10</p><p> Propriedades:</p><p>➢ Densidade</p><p>➢ Resistência</p><p>➢ Ductilidade</p><p>➢ Condutividade</p><p>➢ Microestrutura</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 11</p><p>Alguns fatores econômicos contribuem para que</p><p>atualmente a MP venha sendo utilizada em larga</p><p>escala, tais como, o número reduzido de</p><p>operações na produção da peça acabada, em</p><p>relação a outros processos e o aproveitamento</p><p>quase total da matéria prima.</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 12</p><p> Vantagens:</p><p>➢ Temperaturas baixas, fornos simples</p><p>➢ Apresenta boa tolerância dimensional</p><p>➢ Excelente acabamento superficial</p><p>➢ Formas complexas</p><p>➢ Alto controle de composi��ão química</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 13</p><p> Vantagens:</p><p>➢ Controle das propriedades físicas</p><p>(material poroso, metal duro, material</p><p>refratário)</p><p>➢ Alta produtividade na fabricação de</p><p>grande quantidade</p><p>➢ Permite automação</p><p>➢ Minimiza controle de qualidade</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 14</p><p> Desvantagens:</p><p>➢ Necessidade de extração de matriz</p><p>(geometria limitada)</p><p>➢ Tamanho de peça (área transversal)</p><p>➢ Porosidade residual</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 15</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 16</p><p> Econômicas:</p><p>➢ Facilidade de automação</p><p>➢ Produtividade</p><p>➢ Precisão</p><p>➢ Custo</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 17</p><p> Cativos:</p><p>➢ Refratários - ligas (W, Nb, Mo, Ta) com</p><p>(Cu, Ni, Fe, C)</p><p>➢ Reativos (Al, Mg, Zr)</p><p>➢ Metal duro (WC, TiC)</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 18</p><p> Demandas:</p><p>➢ Porosos</p><p>➢ Ligas</p><p>➢ Contato elétrico (Grafita + Cu ou Ag)</p><p>➢ Compostos (W-Cu, W-Ag)</p><p>➢ Filamentos de lâmpadas</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 19</p><p> Mercado:</p><p>➢ Ligas de ferro com precisão e qualidade</p><p>➢ Materiais de difícil processamento</p><p>➢ Ligas de alta performance (alta densidade</p><p>e microestrutura uniforme)</p><p>➢ Ligas especiais (materiais compostos)</p><p>➢ Materiais em estado de não equilíbrio</p><p>(amorfos, nanocristais, metaestáveis)</p><p>➢ Formas ou composições pouco comuns</p><p>➢ Materiais porosos</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 20</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>Só podem ser</p><p>produzidos por MP</p><p>(Caraterísticas</p><p>próprias)</p><p>Outras técnica de</p><p>produção além da MP</p><p>GRUPOS</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 21</p><p>COMPARATIVO</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 22</p><p> Matéria-prima:</p><p>➢ Pós metálicos</p><p>➢ Pós de ligas metálicas</p><p>➢ Pós não metálicos</p><p> Fabricação:</p><p>➢ Moagem (angular)</p><p>➢ Atomização (gotas)</p><p>➢ Redução (esponjas irregulares)</p><p>➢ Eletrólise (dentrítica)</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 23</p><p> Características:</p><p>➢ Porosidade</p><p>➢ Compressibilidade</p><p>➢ Tamanho de partícula</p><p>➢ Distribuição do tamanho</p><p>➢ Estrutura da partícula</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 24</p><p> Moagem:</p><p>➢ Rotação</p><p>➢ Volume de material</p><p>➢ Volume de bolas</p><p>➢ Tempo</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>Bolas</p><p>Material</p><p>Jarro</p><p>Rolos</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 25</p><p> Atomização:</p><p>➢ Espessura de filete</p><p>➢ Pressão de água,</p><p>ar ou gás</p><p>➢ Geometria do</p><p>conjunto de</p><p>puverização</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 26</p><p> Mistura:</p><p>➢ Misturadores de pá</p><p>➢ Misturadores em espira</p><p>➢ Misturadores tipo “Y”</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 27</p><p> Compactação:</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>Simples ação:</p><p>Dupla ação:</p><p>Linha neutra</p><p>deslocada</p><p>para baixo</p><p>Linha neutra</p><p>centralizada</p><p>Densidade</p><p>a verde</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 28</p><p> Compactação - ferramental:</p><p>➢ Acabamento polido</p><p>➢ Tolerâncias</p><p>➢ Alta resist. desgaste</p><p>➢ Prensas de grande precisão</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 29</p><p> Sinterização:</p><p>➢ Forno contínuo</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 30</p><p>Pré Aquecimento:</p><p>500 - 800°C</p><p>O lubrificante é retirado da peça</p><p>Sinterização:</p><p>Bronze: 780 - 840°C</p><p>Aço: 1050 - 1150°C</p><p>Ligação metalurgica</p><p>das</p><p>partículas de pó</p><p>Resfriamento:</p><p>A micro-estrutura do material é</p><p>formada</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 31</p><p> Sinterização:</p><p>➢ Forno batelada (Batch)</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>32</p><p>Sinterização por</p><p>fase sólida:</p><p>A temperatura promove a</p><p>união das partículas do pó</p><p>por difusão. Isto ocorre a</p><p>temperaturas abaixo do</p><p>ponto de fusão do material,</p><p>porém suficiente para criar</p><p>um “pescoço” de ligação</p><p>entre as partículas de pó.</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 33</p><p>Sinterização por</p><p>fase líquida:</p><p>Outra maneira de</p><p>sinterizar-se o material é</p><p>utilizando-se dois materiais</p><p>com ponto de fusão</p><p>diferentes. O material com</p><p>menor ponto de fusão se</p><p>liquefaz e interconecta a</p><p>partícula do outro pó.</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 34</p><p> Acabamento:</p><p>➢ Usinagem</p><p>➢ Tratamentos Superficiais</p><p>➢ Tratamentos Térmicos</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 35</p><p> Tratamentos Superficiais (corrosão)</p><p>➢ Ferroxidação (vedar porosidade)</p><p>➢ Galvanização/Zincagem (proteção contra</p><p>oxidação)</p><p>➢ Níquel químico (endurecimento)</p><p>➢ Níquel eletrolítico (aparência)</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 36</p><p> Tratamentos Térmicos (propriedades)</p><p>➢ Têmpera e Revenimento</p><p>➢ Cementação</p><p>➢ Nitretação</p><p>➢ Carbonitretação</p><p>METALURGIA DO PÓ</p><p>CUIDADO!!! Endurecimento Total da Peça</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 37</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 38</p><p>ATIVIDADE - COMPACTAÇÃO DE PÓ</p><p> Proposta:</p><p>• Compactação de três pós distintos de mesmos</p><p>volumes (ingredientes caseiros);</p><p>• Comparação de pelo menos duas intensidades</p><p>de força na compactação de cada pó;</p><p>• Elaboração de vídeo e relatório das</p><p>observações.</p><p> Observações:</p><p>• Efeito na densidade obtida</p><p>• Diferença do pó</p><p>• Efeito da pressão...</p><p>Densidade</p><p>a verde !</p><p>LOM 3236 – Processos de Fabricação</p><p>A</p><p>u</p><p>la</p><p>–</p><p>M</p><p>e</p><p>ta</p><p>lu</p><p>rg</p><p>ia</p><p>d</p><p>o</p><p>p</p><p>ó</p><p>Profa. Dra. Katia Cristiane Gandolpho Candioto 39</p><p>DÚVIDAS ???</p>