Actualmente, el PM se utiliza ampliamente en la producción de aleaciones duras, materiales porosos, metales refractarios, materiales magnéticos y cerámicas metálicas.

La historia de la metalurgia de polvos

El desarrollo del PM se puede dividir en tres etapas:

A principios del siglo XX, la producción de filamentos de tungsteno para lámparas eléctricas utilizando procesos PM se consideró un hito en el desarrollo de la tecnología moderna de pulvimetalurgia. Posteriormente, muchos metales refractarios como tungsteno, tantalio, niobio, etc., podrían prepararse utilizando métodos PM.

El nacimiento de las aleaciones duras para la pulvimetalurgia en 1923 también se consideró una revolución en la industria de procesamiento mecánico. En la década de 1930, el proceso PM produjo con éxito cojinetes porosos a base de cobre impregnados de aceite.

Luego, el desarrollo se extendió a las piezas mecánicas a base de hierro, que se aplicaron rápidamente en diversos campos de fabricación modernos, como la automoción, el textil y el equipamiento de oficina. A mediados del siglo XX, la tecnología de la pulvimetalurgia comenzó a integrarse con disciplinas como la química, los materiales y la maquinaria, lo que llevó al desarrollo de nuevos materiales y procesos de mayor rendimiento, promoviendo aún más el avance de la pulvimetalurgia.

Esta integración también resultó en la aplicación generalizada de la tecnología PM en campos como el automotriz, aeroespacial, la industria de defensa, la conservación de energía y la protección ambiental.

Proceso básico de metalurgia de polvos.

(1)Preparación de polvo

Actualmente, los métodos de producción de polvo se pueden clasificar en dos categorías: métodos mecánicos y métodos fisicoquímicos.

Los métodos mecánicos implican triturar mecánicamente las materias primas, con cambios mínimos en la composición química.

Los métodos fisicoquímicos, por otro lado, utilizan acciones químicas o físicas para alterar la composición química o el estado de agregación de las materias primas para obtener polvos.

Los métodos de producción de polvo más utilizados en aplicaciones industriales son los métodos de atomización, reducción y electrólisis. Los métodos de deposición (fase gaseosa o fase líquida) también son importantes en aplicaciones específicas.

(2) Formación de polvo.

El conformado es el proceso de compactar polvos metálicos en un bloque sólido con una determinada forma, tamaño, porosidad y resistencia. El conformado se puede clasificar en dos categorías: compactación convencional y conformado especial.

La compactación convencional implica colocar polvos o mezclas de metal en un molde de acero y aplicar presión a los polvos mediante punzones. Una vez liberada la presión, la pieza compactada se expulsa del molde.

Han surgido métodos de conformado especiales a medida que diversos sectores industriales y tecnologías científicas han avanzado, exigiendo mayores requisitos para las propiedades, dimensiones y formas de los materiales y productos PM.

Actualmente, los métodos de conformado especiales incluyen prensado isostático, conformado continuo, moldeo por inyección, conformado de alta energía y más.

(3) Sinterización en bloque

La sinterización es el fenómeno o proceso que ocurre cuando los polvos o los compactos de polvo se calientan bajo condiciones atmosféricas y de temperatura apropiadas. La sinterización se puede dividir en sinterización monofásica y sinterización multifásica de estado sólido.

En la sinterización monofásica, la temperatura de sinterización es inferior al punto de fusión del metal o aleación utilizado. En la sinterización de estado sólido multifásica, la temperatura de sinterización generalmente cae entre los puntos de fusión del componente de bajo punto de fusión y del componente de alto punto de fusión.

Además de la sinterización convencional, también existen métodos de sinterización especiales, como la sinterización activada y la sinterización por prensado en caliente.

(4)Postprocesamiento de productos

Dependiendo de los requisitos de rendimiento específicos del producto, comúnmente se aplican tratamientos de procesamiento adicionales a las piezas sinterizadas. Estos tratamientos incluyen impregnación de aceite, acabado de precisión, corte de roscas, tratamiento térmico, galvanoplastia y más.

3 pros y contras de la metalurgia de polvos

Ventajas de la pulvimetalurgia:

• La sinterización en pulvimetalurgia se realiza a temperaturas inferiores al punto de fusión del metal base. Por lo tanto, la mayoría de los metales refractarios y sus compuestos sólo pueden fabricarse utilizando métodos PM.
• La porosidad inherente de los productos de pulvimetalurgia permite la preparación de materiales porosos, cojinetes, materiales de fricción, etc., controlando la densidad y la porosidad del producto.
• Los productos de pulvimetalurgia pueden alcanzar dimensiones muy cercanas al tamaño final final, eliminando la necesidad de un mecanizado extenso o requiriendo un mecanizado mínimo.
• La alta utilización de material en PM genera importantes ahorros de metal y reduce los costos de producción.
• Los productos de pulvimetalurgia se fabrican utilizando el mismo molde, lo que garantiza una buena consistencia entre las piezas, lo que lo hace adecuado para la producción en masa de piezas, especialmente para productos con altos costos de mecanizado, como engranajes.
• PM permite una composición del material precisa y uniforme al controlar la mezcla de polvo. Además, la sinterización normalmente se realiza al vacío o en una atmósfera reductora, lo que minimiza la contaminación u oxidación del material y permite la producción de materiales de alta pureza.

Limitaciones de la pulvimetalurgia:

• Algunas propiedades de los componentes de pulvimetalurgia pueden no ser tan buenas como las de las piezas forjadas o determinadas piezas fundidas, como la ductilidad y la resistencia al impacto.
• Si bien la precisión dimensional de los productos PM es buena, puede no ser tan precisa como la que se logra con algunos procesos de mecanizado de precisión.
• La porosidad inherente de las piezas de pulvimetalurgia puede afectar los tratamientos de procesamiento posteriores, particularmente en procesos como el tratamiento térmico y la galvanoplastia, donde se debe considerar la influencia de esta característica.
• El costo de los moldes PM es alto, lo que generalmente los hace inadecuados para la producción de productos en lotes pequeños.

Tendencias en la industria pulvimetalúrgica nacional.

Con el rápido desarrollo de la industrialización en China, se espera que se acelere la demanda de componentes de alto valor agregado. Además, la formación de cadenas de suministro globales a través de la globalización presenta claras oportunidades comerciales para los fabricantes de componentes nacionales. Por lo tanto, para aprovechar las oportunidades actuales, la industria de la pulvimetalurgia debe centrarse en los siguientes cuatro aspectos de desarrollo:

(1) Productos de pulvimetalurgia a base de hierro

Actualmente, la densidad de los componentes PM a base de hierro es de alrededor de 7,0-7,2 g/cm3. Sin embargo, una empresa nacional ha logrado una densidad de 7,6 g/cm3 para componentes de pulvimetalurgia a base de hierro combinando procesos tradicionales de sinterización y forjado de polvo con mejoras tecnológicas. A este nivel de densidad, la pulvimetalurgia a base de hierro puede reemplazar la mayoría de los sujetadores y algunos componentes funcionales en industrias como la maquinaria y la automoción.

Teniendo en cuenta las características inherentes de ahorro de material y alta eficiencia de los procesos PM, el valor potencial de dichos componentes de pulvimetalurgia a base de hierro puede alcanzar cientos de miles de millones de yuanes.

(2) Productos de pulvimetalurgia de alta precisión

Sirve para la mejora estructural industrial de industrias como la de fabricación mecánica, aeroespacial, automotriz y de electrodomésticos. Esta dirección tiene como objetivo principal reducir el peso mecánico, el consumo de energía y lograr la miniaturización y popularización de los equipos.

Por ejemplo, el uso de piezas moldeadas por inyección elimina la necesidad de mecanizado adicional, lo que reduce el consumo de material y logra una utilización de material de casi 100%.

(3)Aleaciones ligeras y funcionalizadas.

En los polvos a base de hierro, la adición de polvos de aleación como aluminio, magnesio y elementos de tierras raras permite lograr propiedades como ultradelgada y liviana. Esto abre una amplia gama de aplicaciones en campos estrechamente relacionados con la vida diaria, como los dispositivos electrónicos y la tecnología portátil.

(4)Aleación electromagnética

Tomando como ejemplo el acero al silicio de grano orientado, el principio de conductividad del acero al silicio implica la adición de silicio, lo que reduce las pérdidas de hierro al disminuir los límites de los granos. En particular, el acero al silicio de grano orientado tiene un único grano grande orientado en una dirección específica.

En comparación, PM Los componentes tienen el potencial de lograr conductividad multidimensional (en todas las direcciones). Algunas empresas ya han logrado avances en esta tecnología y, con una mejora continua, eventualmente podrá cumplir con los requisitos industriales. Se espera que esta tecnología encuentre amplias aplicaciones en áreas como equipos de motores eléctricos, automoción y sistemas de control inteligentes para robots.