Metalurgia do Pó 04042018 (1)

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Processos Industriais IV
Metalurgia do Pó
PROFESSOR. PAULO HENRIQUE
Belo Horizonte
Abril / 2018
Carlos Alexandre Geraime
Gustavo Rocha
Marcus Vinicius Bruno
Maurice Madeira
Maurício Moreira Valerio
Osmi Rondon Pereira
INTRODUÇÃO
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	A metalurgia do pó é um processo de fabricação que produz peças metálicas através da compactação de pó-metálico seguida da sinterização. O processo consiste em compactar e/ou modelar a mistura e aquecê-la (etapa chamada de sinterização), com o objetivo de gerar continuidade de matéria entre as partículas e melhorar a resistência. A característica específica do processo é que a temperatura permanece abaixo da temperatura de fusão do elemento constituinte principal.
TÉCNICAS
São divididas em processos químicos, físicos e mecânicos. 
	Os processos químicos são produzidos pela decomposição química de um composto do metal, envolvendo uma série de reações de reduções. 
	Os processos físicos e mecânicos estão relacionados, uns com os outros na produção dos pós, ou seja, a atomização do metal líquido (físico) e a quebra dos mesmos (mecânico).
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TÉCNICAS
Cominuição Mecânica
	Significa partir em pedaços, fragmentar ou esmigalhar, ou seja, a cominuição mecânica consiste na redução do tamanho das partículas do pó. 
	Os equipamentos (moinhos de mandíbulas, moinho de barras, de bolas) utilizados para esse fim, atuarão com a finalidade de aplicação de forças trativas, compressivas, cisalhantes e com forças de impacto. 
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TÉCNICAS
Atomização do metal líquido
	É o mais aplicado dentre os processos físicos, que consiste na pressurização do metal líquido, através de um orifício, formando um filete do metal líquido sobre o qual incide um jato de ar ou líquido, induzindo turbulência no filete provocando a atomização.
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TÉCNICAS
Decomposição por reações químicas
	Processo no qual produz o metal na forma de pó, por reações, de redução química, de decomposição, de um composto contendo o metal.
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TÉCNICAS
Decomposição térmica
	Condensação dos vapores metálicos, produzidos por aquecimento do metal e atingindo uma pressão de vapor crítico. A dificuldade desse processo é obter o condensado na forma de pó, o qual é otimizado através da criação de sítios de condensação, provocados por impurezas. A vantagem é sua capacidade de produzir partículas muito finas.
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TÉCNICAS
Precipitação a partir do líquido ou do gás
	Similar ao processo de atomização. No processo de precipitação a partir de gás, o problema está em deixar a matéria livre de elementos contaminantes. Este processo emprega como princípio básico para produção do pó a redução do cloreto gasoso anídrico desses metais reativos, utilizando agentes redutores.
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TÉCNICAS
Compactação
	A compactação, no processo de metalurgia do pó, é feita com o intuito de atribuir ao pó o formato desejado, estabelecer as dimensões finais diminuindo os efeitos das altas temperaturas do processo de sinterização, obter a porosidade desejada e conferir resistência mecânica ao pó compactado.
As técnicas de compactação mais utilizadas são aquelas realizadas através da aplicação de forças sobre o pó, dentre as quais podemos citar: prensagem em matriz de aço, prensagem isostática, forjamento, extrusão, laminação, compactação dinâmica e moldagem por injeção..
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TÉCNICAS
Mistura e homogeneização
	Mistura é uma operação, na qual se mistura pós de diferentes espécies químicas para formação de ligas. A homogeneização é a operação de uniformização da mistura, onde se objetiva misturar intimamente os pós para resultar em uma composição idêntica, resultando em boas propriedades de escoamento e compactação.
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TÉCNICAS
Uma larga variedade de técnicas de produção de pós são aplicadas à moldagem de pós por injeção. A técnica utilizada influencia diretamente no pó, como, tamanho, forma, microestrutura, composição química e custo do pó. 
O tamanho em micrometros (µm) indica o diâmetro médio das partículas
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TÉCNICAS
Algumas características do pó devem ser levadas em conta, as características de um pó ideal para moldagem por injeção são descritas na figura abaixo:
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TÉCNICAS
Algumas Formas Geométricas. As formas geométricas mais comuns dos pós são acicular, dendrítica, angular, fibrosa, granular, porosa, nodular, irregular e esférica. 
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APLICAÇÃO
 	A Metalurgia do Pó é um processo utilizado em milhares de produtos, nos mais variados mercados, desde bens de consumo até equipamentos voltados à área médica.
Automobilística; 
Eletrodomésticos.
Compressores Herméticos; 
Ferramentas Elétricas e Equipamentos para Jardinagem; 
Buchas auto-lubrificantes; 
Escovas Elétricas de Metal-Grafite
Eletrodos de solda à resistência
Aplicações médicas e dentárias
Alimentícia e Farmacêutica
 
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APLICAÇÃO
Exemplo 1: Anel para freio ABS 
 
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APLICAÇÃO
Aplicação 
Automobilística - Sistema de freio ABS.
Projeto originalMaterial: aço SAE 1020
Peça fabricada a partir de dois componentes estampados.
Processo: estampagem, montagem com rebites, usinagem e cromatização.
Conversão para o sinterizado
Material: aço sinterizado DIN D35
Processo: Compactação, sinterização, usinagem, rebarbação, ferrox e zincagem.
Vantagens em redução de peso e melhor precisão dimensional, importante na montagem do conjunto. 
APLICAÇÃO
Exemplo 2: Pino Guia
 
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APLICAÇÃO
Aplicação 
Automobilística - Caixa de mudança (Câmbio).
Projeto original
Perfil de Aço
Laminado, conformado, usinado e tratado termicamente.
Conversão para o sinterizado
Compactado e sinterizado com tratamento térmico simultâneo (sinterhardening). 
02 etapas de processo reduzidas na conversão do material original para o sinterizado.
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VANTAGENS
Alto aproveitamento da matéria prima, geralmente acima de 95%. 
Este aproveitamento reflete-se no custo de fabricação permitindo que o produto seja economicamente vantajoso frente aos obtidos por outros processos. 
É um processo com baixo impacto ambiental por não ser poluente e por exigir uma baixa energia de transformação do material. 
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VANTAGENS
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VANTAGENS
As propriedades mecânicas são dimensionadas de acordo com a aplicação, evitando-se assim o desperdício pelo uso de materiais superdimensionados.
Permite a fabricação de altos volumes de peças.
Permite a fabricação de peças com formas complexas.
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VANTAGENS
VANTAGENS
 Ótimas tolerâncias dimensionais.
Ótimo acabamento superficial.
Possui um bom desempenho em aplicações críticas de longa duração.
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LIMITAÇÕES
Limita a forma geométrica da peça (tem que ser extraída de uma matriz);
Obriga a execução de grandes lotes de produção, devido ao custo elevado do ferramental;
Limita o tamanho da peça, já que a potência requerida na compactação é proporcional a área da seção transversal. Peças grandes exigem máquinas de elevada potência para sua compactação
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CONCLUSÃO
É um processo em que a economia de material é levada ao extremo, com mínimas perdas de matéria-prima. 
Certas ligas podem ser obtidas pela metalurgia do pó a custos muitas vezes inferiores do que se fossem produzidas pela metalurgia convencional.
Preservação de qualidade do produto final. 
Algumas limitações ainda não superadas tornam a metalurgia do pó uma solução inviável em algumas situações. 
A peça tem de ser extraída de uma matriz. Isso dificulta a produção de peças com certas características geométricas.
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Obrigado!
Nec. Dos clientes
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