Aula Prof - Metalurgia do Pó

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METALURGIA DO PÓ
Eng. MSc. André Hekermann Buss
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Sumário
(O que veremos)
1 – Introdução:
 1.1 – Historia
 1.2 – Aplicação
2 - Obtenção das Matérias Primas
 1.1 – Método da Moagem
 1.2 – Método da Atomização
 1.3 – Método da Redução
3 - Misturas dos Pós
4 – Processo de Compactação dos Pós
5 - Processo de Sinterização
6 – Referências
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1 – Introdução:
Definição da Metalurgia do Pó
Técnica que consiste em transformar pós metálicos ou ligas metálicas em peças que apresentem alta resistência mecânica, através do processo de seleção dos pós metálicos, mistura, compactação e sinterização dos mesmos.
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Vantagens
Econômicas – Eliminar Etapa de Produção
-Processo Rápido – Permite Produção em Série
-Propriedades Mecânicas mais elevadas
-Permite Trabalhar com Metais de difícil 	(processamento por outro meio)
Efeitos estruturais controlados (Ex.: porosidade)
-Elevado Controle Dimensional
-Controle Rigoroso da Composição do Material
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1.1 – História
- Pinos para unir blocos de mármores no Parthenon de Atenas 
- Construção do pilar de Deli (Índia) (6 toneladas de ferro poroso)
- Usaram pós de minérios metálicos – 300 A.C.
- Consolidação – Segunda Guerra Mundial
-Usado em metais refratários – Molibdênio, W -1909
- Avanço rápido – devido a sua aplicabilidade e custos
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1.2 – Aplicação
Metais refratários: W, Mo.
Metal duro: W, Ti.
Exemplo de aplicação:
- Mancais porosos autolubrificantes
- Filtros metálicos (bronze)
- Disco de fricção metálicos 
 	(cobre com substância de alto coeficiente de 	atrito)
- Contatos elétricos: W-Ag, W-Cu, Mo-Ag,...
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Foto: Visualização do Mancal poroso quando submerso em água.
Fonte: New Way, 2004.
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Foto: 	Buchas por Processo da 	Metalurgia do Pó
Foto: 	Engrenagens por 	Processo da Metalurgia 	do Pó
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Foto: Peças Estruturais
Foto: Linha Automotiva
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2 - Obtenção das Matérias Primas
* Tamanho das partículas:
	
	Variam de 400 a 0,1 mícrons
	Tamanho não uniforme – peneiramento
* Forma das partículas:
	
	-Esferóides ou em forma de gotas 
		(Processo Atomização)
	-Esponjosa irregular (Processo Redução)
	-Dendrítica (Processo Eletrolítico)
	-Angular (Processo de Moagem)
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Figura Esquemática: Processo de Moagem de Pós Metálicos
Figura Esquemática: Processo de Atomização para Pós Metálicos
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* Porosidade das partículas:
* Estrutura das Partículas: 
	Pós finos tem maior compressibilidade
	Grãos maiores ou em menores números 		gera maior resistência a compressão.	
Fotos do material celular obtido para tixoforjamento da liga A2011 nas
temperaturas de 630ºC e 620ºC, sobre camada de NaCl de granulometrias: (a) fina, (b) média e (c) grosseira.
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* Superfície especifica:
	Superfície de contato entre as partículas.
* Densidade Aparente:
	Enchimento das cavidades é feito via volume.
* Velocidade de escoamento:
	Capacidade do pó escorrer por uma cavidade – matriz – 	 dentro de um determinado tempo.
* Pureza:
	Pode-se atingir índices de até 99%.
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2 - Obtenção das Matérias Primas
2.1 – Método da Moagem:
- Se presta a reduzir pós a partículas de menores dimensões.
- Usa-se muito o Moinho de Bola.
15kv 16mm 1000 x 1,99cm =10um
B) 15Kv 16mm 1000 x 1,99cm = 10um
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Figura: 	Moinho de Bolas para Processo de Pós 	Metálicos.
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2.2 – Atomização:
É o processo mais utilizado.
	
Exemplos: aço, estanho, chumbo, cobre, bronze, latão,...
	
O Processo: 
Forçar um metal liquido a passar por um orifício e desintegrar essa corrente liquida num jato de ar comprimido vapor ou gás inerte, o que promove a formação de partículas finamente divididas as quais são colhidas por um sistema de sucção.
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2.3 - Redução:
É um dos processo mais empregados dentro da metalurgia do pó.
Usado mais junto ao W, Mo, Cu, Ni.
A redução ocorre a partir de óxidos, que são moídos em condições controladas de temperatura e pressão.
Vantagem: 
- Flexibilidade
 Fácil controle do tamanho das partículas
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3 - Misturas dos Pós
O processo pode ser realizado em Moinho de Bola, misturadores de pás ou rolos, entre outros.
Objetivos: 
Assegurar homogeneidade nos pós
 Lotes uniformes
 Lotes com características especificas de tamanho das partículas e distribuição. 
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4 – Processos de Compactação dos Pós
* Etapas:
-Enchimento da cavidade da matriz 
Abaixamento do punção superior até contato com o pós colocado na matriz
Aplicar pressão
Subida e retirada do punção superior
Subida do punção inferior para forçar a saída do briquete
* Algumas Pressões:
Peças de latão: 4 a 7 T / cm2
Buchas autolubrificantes de bronze: 2 a 3 T / cm2
Aços: média densidade – 3 a 5 T / cm2
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Matriz para o Processo de Compactação de Pós Metálicos
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Matriz para o Processo de Compactação de Pós Metálicos
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5 - Processo de Sinterização
* Definição:	
Consiste em aquecer o Briquete a uma Temperatura especifica, sempre abaixo do Ponto de Fusão do metal base da mistura, com taxa de aquecimento controlada, tempo, temperatura e velocidade do resfriamento e atmosfera do meio.
Alguns materiais podem sofre uma pré-sinterização, a temperatura mais baixa. Exemplo: Metal duro.
Motivo: lhe dar maior compactação. Favorece uma usinagem anterior
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* Meios de Sinterização:
Usa-se fornos que podem ser a Gás ou elétricos.
Normalmente os fornos são do tipo continuo, mas existem os de Bancada, mais aplicados para estudos ou baixa produção (o que não gera economia na metalurgia do pó).
Sinterização sobre alta freqüência.
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Processo Continuo: Forno a gás para metalurgia do pó
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Processo de Difusão do Contorno de Grão junto ao processo de sinterização
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Extrusão ocorrida pelo princípio da Metalurgia do Pó – Processo Briquete
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Material extrudado com seus diferentes tipos de fibras
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Extrusão ocorrida pelo princípio da Metalurgia do Pó – Processo para Tubos
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Processo Contínuo da Metalurgia 
do Pó
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6 – Referências
1 - CHIAVERINI, Vicente – Tecnologia Mecânica – Processos de Fabricação e Tratamento, Vol. II, 2ª. ed. São Paulo: Makron, 1986.
2 - CHIAVERINI, Vicente – Tecnologia Mecânica – Materiais de Construção Mecânica, Vol. III, 2ª. ed. São Paulo: Makron, 1986.
3 - DE GARMO, E. P.; BLACK, J. T.; KOSHER, R.A. – Materials and Processes in Manufacturing. 9th. ed. Nova York: John Wiley and Sons, 2003.
4 - GROOVER, M. P. – Fundamentals of Modem Manufacturing: Materials, Processes and Systems, 2nd. ed. Nova York: John Wiley and Sons, 2002. 
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Questionário
1 – Conceitue Metalurgia do Pó, explicando suas colocações técnicas.
2 – O incremento da resistência mecânica adquirido pela metalurgia do pó é mais significativa do que pelo processo de forjamento, por exemplo? Explique e Justifique sua resposta.
3 – Indique os pontos favoráveis à Metalurgia do Pó, comparando com os demais processos de conformação mecânica.
4 – Realizar pesquisa em grupos de 3 alunos sobre o tema e seus novos avanços tecnológicos.