1 – Introdução

Resumidamente a metalurgia do pó consiste na prensagem de pós em moldes metálicos e a consolidação da peça por aquecimento controlado, tendo como resultado um produto com forma desejada, bom acabamento superficial, composição química e propriedades mecânicas controladas.

Para obtenção da peça final é preciso seguir três etapas fundamentais para o processo da metalurgia do pó: a obtenção dos pós, a compactação e a sinterização. Na obtenção dos pós o tamanho dos grãos, a forma e a distribuição tem reflexo direto na peça final. Na compactação o pó é prensado em uma matriz, nesse processo acontece uma espécie de solda fria a temperatura ambiente que dá origem ao compactado verde (peça extremamente frágil). A sinterização é o processo de aquecimento sem chegar ao ponto de fusão o correndo a ligação química e metalúrgica das partículas do pó, normalmente é feita em fornos contínuos seguindo três etapas, pré-aquecimento, manutenção da temperatura e resfriamento.

Após a sinterização dependendo da aplicação a peça está pronta para o uso, mas em alguns casos é preciso operações complementares tipo recompactação, tratamentos térmicos, usinagem, para pequenos ajustes.

Aa peças fabricadas pelo processo da metalurgia do pó possuem um vasto campo de aplicações, peças para componentes automotivos, braquets para aparelhos dentários, ferramentas de corte e elétricas entre outros. O processo de fabricação é considerado de baixo custo para produção em larga escala, além de proporcionar baixo impacto ambiental quando comparada a tecnologias concorrentes, pois possibilita um alto aproveitamento da matéria prima e menor consumo de energia de transformação.

2 - Histórico

Cerca de 6000 a.C o home já produzia suas armas, ferramentas e lanças a partir de aglomerados de ferro, embora somente do século XIX foi onde começou o desenvolvimento da metalurgia do pó moderna.

Em 1829 com a produção de peças de platina maleável representou um marco na história da metalurgia do pó, pois até então pela razão do alto ponto de fusão (cerca de 1.775°C) a platina maleável não podia ser processada por fundição normal.

Peças de Tungstênio e Molibdênio por sinterização foram conseguidas no século XX e tiveram uma expansão na produção durante a segunda guerra mundial com objetivo de atender a demanda da indústria automobilística.

Nos dias de hoje são inúmeras as aplicações industriais de peças produzidas pela sinterização, comparada a tecnologias convencionais sua competitividade é insuperável tanto em razões tecnológicas como econômicas.

3 – Metalurgia do Pó

A metalurgia do pó consiste em uma técnica de fabricação de produtos metálicos (ferrosos ou não ferrosos) obtidos através de conformação de pós metálicos seguido de tratamento térmico controlado de sinterização abaixo do ponto de fusão, conferindo a peça produzida prooriedades físicas e mecânicas de acordo com as normas pré-estabelecidas.

3.1 – Etapas do Processo de Fabricação.

3.1.1 – Produção e Obtenção do Pó.

A escolha do processo para obtenção do pó metálico depende do conjunto de propriedades e das características finais e aplicação da peça. A uniformidade da matéria prima está ligada diretamente a qualidade, por isso é indispensável um controle rigoroso e o conhecimento de suas características.

A produção dos pós metálicos também influenciam nos custos de fabricação, na consolidação e na aplicação dos produtos e seus processos podem ser divididos em mecânicos e químicos.

3.1.1.1 – Produção Mecânica.

A produção mecânica é indicada para materiais frágeis ou fragilizados por algum processo anterior, consiste em fragmentar o material por meio de martelos ou moinhos, até atingir o tamanho desejado de partículas.

Uma das máquinas mais utilizadas é o moinho de bolas (figura 01),

Figura 01 – moinho de bolas

Quando o corpo do barril roda produz uma força centrífuga, as bolas são elevadas e descem para moer o material. Denominada de moagem de alta energia, consiste em sucessivos processos de deformação, soldagem e fratura. Este processo ocorre toda vez que um

determinado número de partículas de pó se situa entre duas bolas durante a colisão (figura 02).

Figura 02 – destaque da colisão entre as bolas.

3.1.1.2 – Atomização de Metais Líquidos.

Na atomização o metal fluido é vazado por um orifício, nesse momento forma-se um filete líquido que é “bombardeado” por jatos de ar, gás ou água (figura 03). A pressão do fluido, a espessura do filete, a configuração do bocal de atomização determinam o tamanho e forma das partículas do material pulverizado.

Figura 04 – Atomização vertical e horizontal.

3.1.1.3 – Processo Eletrolítico (Eletrólise).

Utilizado principalmente para produção de pó de cobre, a eletrólise é um processo físico-químico onde o metal na forma sólida é colocado em um tanque e dissolvido numa solução eletrolítica, na qual passa uma corrente elétrica (figura 05). Após esse processo é recolhida do tanque uma massa de pó em forma de lama, ela é neutralizada, secada, reduzida e classificada por peneiramento. Para obtenção e grãos menores processos mecânicos são empregados complementando o processo.

Uma das principais características dos pós obtidos com o processo da eletrólise é o alto grau de pureza,

Figura 05 – processo de eletrólise.

3.1.1.4 – Outros Processos.

Existem ainda outros processos para obtenção do pó, entre eles podemos citar o Cold-Stream e o processo de Redução Química. No processo Cold-Stream a fragilidade do metal é aumentada em temperaturas baixas, o pó ainda grosseiro é conduzido por um tubo em alta pressão até uma câmara de vácuo onde o pó colide em um alvo, como está frágil ele se parte produzindo partículas ainda menores, o processo é repetido várias vezes até a obtenção da granulação desejada.

Na Redução Química, ocorre o processo de redução de compostos de metais através de agentes redutores gasosos ou sólidos, este processo representa o grupo de processos mais significativos para obtenção dos pós. Esse processo tem como agentes redutores mais utilizados o hidrogênio e o carbono, sendo a utilização do carbono para elementos metálicos que não formam carbonetos muito estáveis, se a pretensão for obter carbonetos como produto final e não o pó metálico como o carboneto de tungstênio, em um só tratamento pode ser carbonetado e reduzido. A principal aplicação da redução com carbono é para o ferro pelo processo Högans.

Bibliografia

http://www.metalurgiadopo.com.br/inicial.asp

https://www.youtube.com/watch?v=T1K_KJICf2w (vídeo)

http://www.essel.com.br/cursos/material/01/ProcessosFabricacao/65proc.pdf