POROSIDADE E EXCESSO DE INCLUSÕES EM COMPONENTES FUNDIDOS
8 de outubro de 2018
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Metalurgia do Pó

Pós de metal abrem novas possibilidades para soluções de design criativas e econômicas.

A indústria automotiva é o principal usuário de componentes sinterizados, que são comuns em aplicações de transmissão e motores. É na área automotiva que os componentes sinterizados fizeram os avanços mais espetaculares. Muitas das primeiras peças para veículos, como as buchas e rolamentos introduzidos na década de 1960, eram formas simples. Os componentes de hoje podem ser feitos em projetos altamente complexos e atendem às demandas da indústria por resistência e tolerâncias.

Um automóvel moderno contém, em média, 10 kg de componentes sinterizados, mas há grandes variações dependendo de sua origem. A propósito, o mercado de automóveis representa indubitavelmente a grande força motriz para o crescimento da tecnologia do pó. As grandes montadoras de automóveis estão especificando cada vez mais peças obtidas por tecnologia do pó, aplicadas em novos motores e sistemas de transmissão. A busca pela melhoria da eficiência dos motores e pela redução das emissões de escapamento, por exemplo, levaram ao recente desenvolvimento da injeção direta de gasolina, o que aumentou a demanda por peças produzidas por tecnologia do pó. O controle de injeção é muito importante nestes motores e o controle elétrico de aceleração possui várias pequenas engrenagens produzidas por tecnologia do pó (Fujiki, 2001).

A incorporação de resíduos industriais em cerâmica vermelha vem se tornando uma prática muito difundida mundialmente e que tem como principal finalidade dar uma destinação final e ambientalmente correta aos resíduos.

A variabilidade natural das características das argilas e o emprego de técnicas de processamento relativamente simples para fabricação de cerâmicas vermelhas, tais como blocos de vedação e telhas, facilitam a incorporação de outros tipos de materiais. Alguns destes materiais na forma de resíduos até facilitam o processamento e melhoram a qualidade do produto final. Durante as últimas décadas, verificou-se um amplo progresso técnico denotado pela disponibilidade de uma série de produtos, tais como filamentos de tungstênio para iluminação elétrica, compósitos de elevada dureza, empregados em ferramentas de corte de peças metálicas sob altas velocidades, ímãs permanentes, combustíveis nucleares, bem como pela melhoria de custo associada à produção de peças produzidas em larga escala, notadamente na indústria automotiva e eletrônica.

Além da demanda crescente por produtos com desempenho superior contendo especificações cada vez mais restritas, o desenvolvimento da tecnologia do pó tem sido impulsionado pela evolução verificada nos equipamentos e técnicas de síntese e processamento de pós (Kaiser, 1993) como, por exemplo, a atomização gasosa (atomizadores), a moagem de alta energia (moinhos), a mecanosíntese, a síntese por combustão, o “spray drying”, a compactação hidráulica uniaxial e a compactação isostática a frio e a quente (prensas), a moldagem por injeção (extrusoras), a conformação por “spray”, a sinterização em temperaturas elevadas sob atmosfera controlada (fornos, sistema de vácuo), etc.

Obter e classificar um pó com características adequadas a cada situação é a fase mais importante de qualquer processo baseado na tecnologia do pó. A distinção entre um pó adequado ou não, e mesmo o controle da sua qualidade e do processo envolvido, requerem uma caracterização química e física precisa, com custos aceitáveis. Neste contexto, a determinação da distribuição do tamanho da partícula é de fundamental importância, pois irá influir de maneira significativa em várias etapas de produção (transporte, compactação, sinterização, etc.) e na microestrutura do produto acabado, afetando a resistência mecânica, a densidade e as propriedades térmicas e elétricas.

Tradicionalmente a indústria metalúrgica utiliza o peneiramento para a determinação da distribuição granulométrica. Este técnica, além de ser muito conhecida e barata, possui a vantagem de permitir a separação do material em classes de tamanho.

Suas desvantagens, porém, são a grande dificuldade de se medir pós abaixo de 38 µm (malha 400 mesh), a baixa precisão e resolução (limitados pela quantidade de peneiras utilizadas), o tempo de análise relativamente longo e o processamento manual dos resultados.

A técnica de análise de tamanho de partículas por difração de laser é muito utilizada em diversos ramos industriais devido à sua facilidade de operação, rapidez e amplitude de leitura. Por este método, as partículas são dispersas num fluído em movimento causando descontinuidades no fluxo do fluído, que são detectadas por uma luz incidente, e correlacionadas com o tamanho de partícula. Ao atingir uma quantidade de partículas, a luz incidente sofre uma interação segundo quatro diferentes fenômenos (difração, refração, reflexão e absorção) (Hildebrand, 1999) formando um invólucro tridimensional de luz conforme figura.

O formato e o tamanho deste invólucro são afetados pelo índice de refração relativo da partícula no meio dispersante, pelo comprimento de onda da luz, e pelo tamanho e formato da partícula. Detectores estrategicamente posicionados medem a intensidade e o ângulo da luz espalhada. O sinal dos detectores é então convertido para a distribuição de tamanho de partícula através de algoritmos matemáticos(Allen, 1997). A técnica de análise de tamanho de partículas por difração de laser é muito utilizada em diversos ramos industriais devido a sua facilidade de operação, rapidez e amplitude de leitura. Uma condição primordial para a reprodutibilidade da medida é a dispersão dos pós, realizada em via úmida (água ou solventes orgânicos) em muitos casos. Em se tratando de pós metálicos, entretanto, pode haver restrições na utilização de água, seja por questões de atividade superficial ou de massa/ tamanho elevados, que prejudicam uma boa dispersão. Um método a seco poderia então superar estas dificuldades.

Referências

  • https://www.ipen.br/biblioteca/2006/cbecimat/12576.pdf
  • https://www.hoganas.com/pt-BR/business-areas/sintered-components/
  • http://www.metallum.com.br/22cbecimat/anais/PDF/105-029.pdf

 

Escrito por: Diogo dos Santos

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