Processo de Sinterização: Metalurgia do pó

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Métodos Mecânico

3.4.1 Moagem

Dentre os métodos mecânicos para a obtenção de pós destaca se a moagem. Em geral o processo de moagem é feito em equipamentos, neste caso, chamado de moinho de bolas, que consiste num sistema contendo um tambor rotativo contendo esferas metálicas em seu interior, feitas de material com características de resistência ao desgaste. O processo baseia se na rotação do tambor, em que as esferas chocam-se entre si, causando uma desintegração gradativamente das mesmas. Concluindo se com o material em forma de pó no fundo do tambor.

Figura X. Moagem: realizada em moinhos de bola (esferas de metal de alta dureza)

http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/04%20Sinteriza%C3%A7%C3%A3o.pdf

3.5 - Método Químico

3.5.1 – Corrosão

O processo de obtenção de pó por corrosão envolve um a utilização de substâncias, como ditas químicas, que vão atuar sobre o metal produzindo uma oxidação pelo ataque de ácidos ou bases, envolvendo também a redução dos óxidos metálicos pelo emprego de oxigênio ou monóxido de carbono.

3.6 - Compactação

O processo de compactação é realizado quando uma quantidade predeterminada de pó é colocada na cavidade de uma matriz montada em uma prensa de compressão, que pode ser mecânica ou hidráulica. A compactação ocorre por deslocamentos simultâneos dos punções superior e inferior, á temperatura ambiente. Os movimentos observados pelos punções primeiramente causam apenas o adensamento do pó, sem que ocorra deformação das partículas e produzir a consolidação entre elas. Se o processo for interrompido de imediato, o pó consequentemente não manterá o contorno superficial definido.

Contudo, se houver o aumento da pressão pelos punções provocaria uma deformação plástica nas partículas. Podendo ocorrer quebras nas partículas mais finas, o que facilitaria a adesão dos grãos, o que chamaria de um processo semelhante a uma solda fria.

Simultaneamente com o aumento também da compressão, os grãos estarão sujeitos ao atrito com as paredes das matrizes e a fricção apresentada internamente elevam a densidade do material a valores pré-determinados. Ao término do processo de compactação a peça ganha o nome de compactado verde, onde o material possui uma consistência frágil comparado a uma paçoca de amendoim, podendo se quebrar facilmente. Nesta etapa devem ser consideradas como características importantes à densidade e a resistência do material, que influenciam de forma direta nas propriedades mecânicas do produto final.

Figura X. Processo de compactação do pó.

3.7 - Sinterização

A sinterização é a etapa de consolidação final do material. E pode ser dividida em dois tipos básicos de sinterização: A sinterização por fase sólida e sinterização por fase líquida. Devidamente a sinterização é o tratamento térmico realizado na massa de partículas, em que o compactado verde devidamente confinado por moldes é aquecido a temperaturas altas, mais propriamente abaixo do ponto de fusão do metal, sob condições configuradas, velocidades de aquecimento e resfriamento, tempo de permanência e atmosfera. O processo de sinterização se passa em fornos contínuos, Onde nesta etapa ocorre a ligação química e metalúrgica do pó. Porém é caracterizado por três operações: o preaquecimento, manutenção da temperatura e resfriamento. Porém o processo de sinterização pode ser acelerado aplicando se dois tipos básicos de sinterização, a fase sólida ou fase liquida. A força motora para a ocorrência de qualquer tipo de sinterização é a diminuição da energia livre superficial do conjunto de partículas.

Figura X. Processo de sinterização (desde a entrada da peça verde a saída da peça sinterizada)

(www.metalurgiadopo.com.br)

3.7.1 - Sinterização por Fase Sólida

Na sinterização por fase sólida, o material é submetido ao transporte sem que haja qualquer tipo de liquido na estrutura. Dentre as diversas formas de transporte do material: por fluxo viscoso (onde pode se considerar os vidros, materiais amorfos e também os cristalinos, submetidos á pressão), por difusão atômica (os cristais) ou por transporte de vapor (materiais com alta pressão de vapor). Considerando todos os casos apresentados, o material será transferido para a região de contato entre partículas vizinhas. Outras formas de transporte de materiais podem ser mais eficientes do que as citadas anteriormente, devem ser consideradas porque envolvem deslocamento de partículas inteiras, por deslizamento e rotação de partículas, e não o deslocamento individual de átomos.

Figura X. A adesão de partículas durante a sinterização.

(www.metalurgiadopo.com.br)

3.7.1 - Sinterização por Fase Líquida

A sinterização por fase líquida acontece devidamente pela presença de líquido na estrutura. Este líquido pode ser formado pela fusão de um dos componentes do sistema ou pode ser o resultado de uma reação entre dois componentes do sistema. A presença desse líquido tem papel importante na determinação dos mecanismos de sinterização e do aspecto final da estrutura sinterizada. A sinterização por fase líquida é considerado com um método funcional na consolidação de materiais dificilmente sinterizados por fase sólida e também na obtenção de materiais compósitos.

Figura X. A conexão das partículas de materiais diferente na fundição.

(www.metalurgiadopo.com.br)

Esta etapa é caracterizada pela ligação química e metalúrgica das partículas do pó, em que ocorre a redução ou a eliminação da porosidade existente no compactado verde. O resultado final apresenta se as propriedades típicas de produtos sinterizados.

Na sinterização em si, o compactado sofre uma deformação comumente prevista nesse processo, em que a peça é reduzida, podendo chegar a uma redução de aproximadamente 40% de seu volume inicial ou uma redução linear de 16% do mesmo.