Metalurgi do Pó -Sinterizacao

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A Metalurgia do Pó
(Sinterização)
INTRODUÇÃO
A Metalurgia do pó (MP) vem sendo usada por mais de 60 
anos para produzir uma grande gama de componentes 
estruturais, mancais auto-lubrificados e ferramentas de 
corte.
A metalurgia do pó abrange a produção de metais na forma 
de pó e a manufatura desses pós em produtos úteis pelo 
processo conhecido como sinterização.
Em muitos casos componentes individuais de engenharia 
são produzidos diretamente pelo processo de metalurgia do 
pó e é referido simplesmente como produto sinterizado. 
PROCESSO
O procedimento básico usado para produzir peças pela 
Metalurgia do Pó é o seguinte:
 Mistura do metal em pó com um lubrificante apropriado.
 Carregar a mistura em uma matriz ou molde e aplicar pressão. 
Isso forma o que é chamado compactado, o qual é requerido 
somente para obter-se a coesão suficiente para permitir o 
manuseio e permitir a transferência para o próximo estágio. Este 
compactado é referido como verde, significando não sinterizado. 
Nesse estágio são definidos os termos densidade verde e 
resistência verde
 O aquecimento do compactado, usualmente em atmosfera 
protegida, em temperaturas abaixo do ponto de fusão do 
constituinte principal, causa a soldagem das partículas entre si e 
confere a adequada resistência mecânica ao objeto. Este 
processo é chamado sinterização.
Processo Básico 1-Atomização
Pó base
Elementos de Liga
Lubrificantes
2-Mistura
3-Compactação
4-Sinterização
5-
5-
A Metalurgia do Pó
Compactação de Pó Metálico
Fabricação do pó
- Atomização a água
- Atomização a gás
- Redução
- Eletrólise
- Moagem ...
... E vários são os formatos e tamanhos obtitos
Vários processos permitem a fabricação de pó metálico:
... Resultando em características que influenciam nas propriedades físicas do pó:
Caracterização do pó
Distribuição granulométrica
Peneira
Exemplo de 
Pó de aço 
para 
compactação
Mesh (US)
Métrico 
(Microns)
Tampa
Peneira grossa 60 250 2%
Peneira média 100 150 9%
Peneira fina 325 45 65%
Fundo 24%
Caracterização do pó
Escoabilidade e Densidade Aparente
Escoabilidade [s/50g]:
1.Pesa-se 50g de pó
2.Tapar o fundo do funil com o dedo
3.Colocar o pó dentro do funil
4.Retirar o dedo e acionar o cronógrafo
5.Parar o cronógrafo quando o pó terminar de cair
Densidade aparente [g/cm3]:
1.Tapar o fundo do funil com o dedo
2.Completar o funil com o pó
3.Colocar o recipiente coletor em baixo do funil
4.Retirar o dedo e deixar o pó cair até que o recipiente coletor 
transborde
5.Sem causar vibração, raspe com uma espátula o excesso de pó 
acima da borda do recipiente
6.Pese o pó contido no recipiente.
7.Dividir o peso encontrado pelo volume interno do recipiente, 
que deve ser conhecido. 
Funil Hall
A resistência mecânica do material 
sinterizado é influenciada por:
 Composição Química
 Condição da sinterização (tempo, 
temperatura, atmosfera)
 Densidade final da peça
Compressibilidade do Pó
Mistura - Preparo da composição do pó
Elementos Quantidade (%) Exemplo: Mistura de 1.000Kg
Pó de ferro 96,40% 1.000 Kg x 96,40% = 964,00 kg
Pó de cobre 2,00% 1.000 Kg x 2,00% = 20,00 kg
Pó de grafite 0,60% 1.000 Kg x 0,60% = 6,00 kg
Pó de níquel 1,00% 1.000 Kg x 1,00% = 10,00 kg
Total (sem o lubrificante) 100% 1.000 Kg
Lubrificante adicionado 0,75% sobre o total 1000 Kg x 0,75% = 7,50 kg
Conjunto 
montado
Peça a ser 
fabricada
Matriz
Punção 
Inferior
Punção 
Superior
Macho
Porta ferramenta 
(Die-Set)
Ferramental
Ferrament
al
Características:
• Polimento espelhado
• Tolerância entre componentes: 5 a 50 µm
• Material extremamente tenaz
• Material extremamente duro
• Material indeformável
Materiais:
• Metal duro: Alta dureza porém frágil e caro
• Aço rápido (HSS): Boa tenacidade porém dureza inferior ao MD
• Aço rápido sinterizado: Dureza próxima à do metal duro com a tenacidade do aço
Cada sinterizador tem seu próprio know-how.
O conhecimento obtido através dos anos influenciará no projeto da ferramenta.
Ferramenta
(componentes em contato com o pó)
Enchimento
Por gravidade
Por 
sucção
Compactação
Simples ação
Dupla ação
Extração
Pelo 
punção 
inferior
Pela matriz 
(withdrawal)
Peça com várias 
alturas
Matriz com “ombro” (enchimento 
fixo)
Peça com várias 
alturas
Múltiplos punções
Peça com várias 
alturas
Transferência de pó
Compactação de peças com furo cego
A Metalurgia do Pó
Aplicações de Peças Metálicas Sinterizadas
Peças automotivas
- Polias para correia dentada
- Componentes para bomba de óleo e de água
- Componentes para caixas de câmbio 
manuais e automáticas
- Peças para amortecedor
- Bielas de motor
- Engrenagens
Peças automotivas
Materiais:
- Aço Carbono
- Aço Inox
- Ferro
- Bronze
- Latão
Peças estruturais diversas
Peças para compressores herméticos:
Aplicação:
- Ar condicionado
- Geladeiras
- Câmaras frigoríficas
Peças para ferramentas elétricas e equipamentos para jardinagem
Buchas auto-lubrificantes:
Materiais:
- Bronze
- Ferro
- Ferro Grafite
- Ferro Bronze
Aplicação:
- Automobilística
- Eletrodomésticos
- Ferramentas elétricas
- Motores elétricos
Soft Magnetic Material
Soft Magnetic Composite (SMC)
Aplicação:
- Injeção de combustível
- Substitução do pacote de chapas 
existente nos motores elétricos
A Metalurgia do Pó
Sinterização e Variação Dimensional
Processo Básico 1-Atomização
Pó base
Elementos de Liga
Lubrificantes
2-Mistura
3-Compactação
4-Sinterização
5-
5-
Sinterização Curva de temperatura do forno
Entrada de 
peça verde
Saída de peça 
sinterizada
Opcional: Sinterhardening
Opcional: Sinterhardening
Pré Aquecimento:
500 - 800°C
O lubrificante é 
retirado da peça
Sinterização:
Bronze: 780 - 840°C
Aço: 1050 - 1150°C
Ligação metalúrgica das 
partículas de pó
Resfriamento:
A micro-estrutura do 
material é formada
Sinterização Etapas no processo de sinterização
Entrada de 
peça verde
Saída de peça 
sinterizada
Valores para etapa de sinterização
(Zona de alta temperatura)
Sinterização Tempo e temperatura para diversos materiais
Entrada de 
peça verde
Saída de peça 
sinterizada
Material Temperatura (°C) Tempo de patamar (min)
Alumínio 595-625 10-30
Bronze 760-860 10-20
Cobre 840-900 12-45
Latão 840-900 10-45
Ferro, ferro grafita, etc. 1000-1150 8-45
Níquel 1000-1150 30-45
Aço Inox 1090-1290 30-60
Imãs Alnico 1215-1300 120-150
Metal duro 1425-1480 20-30
A capacidade do forno (Kg/h) varia de acordo com o material, o tempo e a temperatura
de sinterização.
Pré Aquecimento:
Atmosfera oxidante 
facilita a retirada e a 
queima do lubrificante
Sinterização:
Atmosfera redutora 
reverte o processo de 
oxidação ocorrido no pré-
aquecimento
Resfriamento:
Atmosfera neutra cuja 
função é evitar que a 
peça se oxide durante a 
etapa de resfriamento
Sinterização Atmosferas
Entrada de 
peça verde
Saída de peça 
sinterizada
N2 + Água N2 + H2 N2
Sinterização por fase sólida:
A temperatura promove a união das partículas do
pó. Isto ocorre a temperaturas abaixo do ponto de
fusão do material, porém suficiente para criar um
“pescoço” de ligação entre as partículas de pó.
Sinterização por fase líquida:
Outra maneira de sinterizar-se o material é
utilizando-se dois materiais com ponto de fusão
diferentes. O material com menor ponto de fusão se
funde e interconecta as partículas do outro pó.
 
Sinterização Tipos de sinterização
Sinterização Influência da temperatura
DF
DV
DS
Efeito “rolha” ou
Efeito “mola” 
(spring back)
Ferramenta (Matriz)
Peça 
verde
Peça verde Peça sinterizada
Forno de Sinterização
Variação dimensional = Δ dim (%) = ((DS/DF)-1) x 100
Ø10,000
Ø10,050
Ø10,030
Δ dim = ((10.030/10.000)-1) x 100 = 0,3%
DV Ø10,050
Variação Dimensional
Variação Dimensional Influência dos elementos de liga
Aço Carbono (sem cobre):
+ Carbono = + Dilatação
Regra geral: + Densid = + Dilatação 
+ Niquel = - Dilatação(Contração)
Aço Carbono (com cobre):
+ Carbono = - Dilatação
Densidade 
verde
Temperatura de 
sinterização
Característica Ferramenta Peça Verde
Peça 
Sinterizada
Var Dim
Dureza 
HRF
5,658
1050
Diâmetro médio 10,000 10,030 10,023 0,23%
49
Densidade média 5,635 5,603
1090
Diâmetro médio 10,000 10,030 10,021 0,21%
51
Densidade média 5,655 5,628
1120
Diâmetro médio 10,000 10,030 10,014 0,14%
49
Densidade média 5,682 5,659
6,183 1050
Diâmetro médio 10,000 10,020 10,027 0,27%
68
Densidade média 6,191 6,135
1090
Diâmetro médio 10,000 10,020 10,026 0,26%
69
Densidade média 6,195 6,145
1120
Diâmetro médio 10,000 10,020 10,019 0,19%
70
Densidade média 6,162 6,115
Aula prática Resultado das medidas dos corpos de prova
- O aumento da densidade resulta no aumento da variação dimensional.
- O aumento da temperatura promove a contração do material (eliminação dos poros).
- O aumento da temperatura promove o aumento da dureza.
A Metalurgia do Pó
Formas Preferíveis de Peças
Chanfros
Raios
Esferas
Furos
Parede
Furo Cego
Raio de Arredondamento
O conteúdo desta apresentação foi referenciado na obra
A Metalurgia do Pó
Alternativa econômica com menor impacto ambiental
Para mais informações sobre a Metalurgia do Pó, 
visite o site
www.metalurgiadopo.com.br
BIBLIOGRAFIA
http://www.metalurgiadopo.com.br/