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PIEZAS SINTERIZADAS. GUIA TECNICA
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PIEZAS SINTERIZADAS. GUIA TECNICAQu es la METALURGIA DE POLVOS?
El proceso de la Metalurgia de Polvos (PM) comienza con el mezclado
de los distintos componentes del polvo, juntamente con el
lubricante, hasta conseguir una mezcla homognea. Posteriormente
esta mezcla es prensada, normalmente en un utillaje especfico
desarrollado en METASINT, para conseguir un compacto o pieza en
verde, que posee la suficiente consistencia como para ser
manipulada con seguridad. Una vez moldeada, la pieza es calentada,
generalmente en una atmsfera protectora en hornos especiales, hasta
alcanzar una temperatura inferior al punto de fusin del
constituyente principal de la mezcla del polvo. Durante esta etapa
del proceso, sinterizado, las partculas individuales se sueldan,
convirtindose en un slido nico confiriendo a la pieza sus
propiedades finales. En algunos casos las piezas sinterizadas estn
sujetas a procesos adicionales granallado, calibrado, mecanizado,
tratamiento trmico, tratamiento superficial al vapor, impregnacin
etc.con el fin de alcanzar tolerancias ms estrechas y propiedades
especificas para aplicaciones particulares, propiedades que no
pueden conseguirse mediante el ciclo anteriormente indicado. La
METALURGIA DE POLVOS (PM) est desarrollando su crecimiento a una
velocidad superior al resto de las tecnologas en competencia debido
a que es capaz de ofrecer soluciones competitivas tanto en trminos
de resultados y costes. La compactacin en matriz rgida seguida del
sinterizado es, con mucho, el proceso ms ampliamente usado para la
produccin de piezas por la va PM. Algunas de las ventajas t ecn ol
gi cas de este p roceso vi en en re co gid as en los pu nto s sig
uie ntes.
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Factores favorables -Formas definidas mecnicamente y buenas
tolerancias: Obtencin de piezas listas para su montaje -Nivel
homogneo y ptimo de las propiedades mecnicas -Alta productividad
-Obtencin de piezas autolubricadas -Combinaciones y compuestos
metalrgicos no producibles mediante las tecnologas tradicionales.
-Posibilidad de concebir piezas con formas no reproducibles por
ortos procesos sin sacrificar tolerancias o incluyendo in el ciclo
de produccin operaciones de acabado.
MATERIALESLa Metalurgia de Polvos ofrece al diseador una amplia
gama de oportunidades, ya que debido al hecho de que la materia
prima es en forma de partculas, la composicin y la estructura del
material puede elegirse. En el diseo de componentes mecnicos, en PM
los materiales basados en hierro poseen la misma importancia que en
los procesos convencionales. El diseador tiene una gran
oportunidad: Combinando composiciones y condiciones estructurales,
existen soluciones factibles para todos los requerimientos. En la
eleccin de un material PM, el diseador a de tener en cuenta un
aspecto importante: las dimensiones de un componente, definidas en
el comienzo del ciclo de produccin por las dimensiones del
utillaje, varan durante las siguientes etapas, principalmente
durante el sinterizado. Los cambios dimensionales son provocados
por un amplio nmero de factores. Algunos de ellos estn bajo el
control del suministrador (naturaleza del polvo, atmsfera y
temperatura de sinterizado etc.),
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mientras que otras estn relacionadas con las especificaciones
definidas en los planos, como son la aleacin de la composicin, la
densidad final de la pieza y los tratamientos trmicos, tales como
el endurecimiento o endurecimiento superficial. La aleacin de una
composicin y la densidad asociada no deberan ser consideradas como
inamovibles por el cliente: el mismo nivel de propiedades,
requisito de las condiciones de servicio, puede conseguirse por
combinacin de ambos factores, con los consiguientes grados de
estabilidad dimensional al final del proceso.
MATERIALES SINTERIZADOS - TABLA COMPARATIVA
DIN C00 D00 E00 C01 D01 B10 C10 D10 D11 B11 C11 C35
ISO P1024 P1025 P1026 P1034 P1035 P2023 P2024 P2026 P2045 P2053
P2054 P1064
(AFNOR) FC 10 64 FC 10 68 FC10 72 FC 50 64 FC 50 68
MPIF F0000-10 F0000-15 F0000-20 F0005-20 F0005-25 FC0200-18
B.S A.201 A.203
DIN D35 C36 D39 C39 D39 D30
ISO P1065 P2094 P3086 P3104 P3106
(AFNOR) F 10 P68 F 10U3P66 F50N2U2D70
MPIF
B.S
F50N5U2D70
P 3076 F10-N2U2D-70 F10-N2U2D-72 P 4013Z P 4033 FU-E10-76 FC
05-64 FC 05-68 FC 05-72 CT 1000-13
F10U364 F10U370 F50U368
FC0200-18 FC0200-24 FC0205-40 FC0208-40
A.301
E30 B50 C50 C02 D02 E02
F80U366 F 10 P64
FC0208-50
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ESPECIFICACIONES ESTANDAR DE MATERIALES SINTERIZADOS Aplicacin:
piezas estructurales HIERROComposicin qumica% DIN C Cu Ni Mo Sn P
Fe Sint C00 bal Sint D00 45 > 60
Resistencia radial*N/mm2 130 190 260
2
Grados econmicos con valores de elongacin altos. Piezas que
requieren una deformacin mecnicas tales como el remachado en
montajes. Piezas de bomba para quemadores de aceite.
ACERO AL CARBONComposicin qumica% DIN Sint C01 Sint D01 C Cu Ni
MoSn P FebalOtros elementos
Densidad(g/cm3) 6.4-6.8 6.8-7.2
PorosidadV/V*100(%) 152.5 102.5
DurezaHB > 70 > 90
Resistencia radial*N/mm2 260 320
0.3-0.6 0.3 1-5 Sint E10 values *representative*valores
representativosOtros elementos
Densidad Porosidad(g/cm3) 6.4-6.8 2 6.8-7.2 >7.2 V/V*100(%)
152.5 102.5 40 > 50 > 80
Resistencia radial*N/mm2 230 300 400
Susceptible de endurecimiento, endurecimiento superficial y
trat. trmico al vapor. Aceros al cobre econmicos con propiedades
mecnicas medias. Vehculos utilitarios: engranajes para bombas de
aceite; barras de direccin; Componentes de amortiguacin.
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ACEROS AL CARBONO Y AL COBREComposicin qumica% DIN C Cu Ni Mo Sn
P Fe Sint C11 bal Sint D11 0.4-1.5 1-5 Sint C21 *representative
values 5-10*valores representativosOtros elementos
Densidad(g/cm3) 6.4-6.8 6.8-7.2 6.4-6.8
PorosidadV/V*100(%) 15 2.5 10 2.5 15 2.5
DurezaHB > 80 > 95 > 105
Resistencia radial*N/mm2 320 400 410
2
Aceros al cobre con muy buenos resultados en ratios de
coste/comportamiento mecnico. Grupo ampliamente usado en la
metalurgia de polvos, Pueden ser tratados trmica y
superficialmente. Vehculos utilitarios: balancines; engranajes para
bombas de aceite; rotores y stators para bombas de aceite con
labes; componentes de amortiguacin. Motocicletas: levas de
embragues. Herramientas elctricas porttiles: componentes standard.
Miscelneos: componentes para mquinas de coser; Engranajes para
cadenas de transmisin.
ACEROS AL NIQUEL-COBRE-MOLIBDENOComposicin qumica% DIN C Cu Ni
Mo Sn P Fe Sint C30 bal Sint D30 7.2
PorosidadV/V*100(%) 15 2.5 10 2.5 55 >60 >90
Resistencia radial*N/mm2 310 370 440
2
Aceros para tratamientos trmicos, excelente resistencia al
desgaste. Vehculos utilitarios: Componentes de transmisin pesados,
Levas de distribucin. Herramientas manuales: llaves, trinquetes;
garras, mordazas
Sint C39 Sint D39
0.3-0.6 1-3 1-5 0.8
bal
2
6.4-6.8 6.8-7.2
15 2.5 10 2.5
>90 >120
360 360
*valores representativos
Grados excelentes para fabricar piezas con altas y muy altas
propiedades mecnicas, resistencia al desgaste e impacto. Pueden ser
tratadas trmicamente. Vehculos utilitarios: Anillos sincronizados,
Transmisin interna de la palanca de cambios; componentes de
seguridad; anillos de amortiguacin del volante de direccin; Anillos
arrancadores. Herramientas elctricas porttiles: Piezas de taladro
de impacto elctrico; engranes y piezas varias. Miscelneos: gatillos
para escopetas; piezas para preamplificadores de radares.
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ACEROS ALEADOS AL FOSFORO/ACEROS ALEADOS AL COBRE Y AL
FOSFOROComposicin qumica%Otros DIN C Cu Ni Mo Sn P Fe elementos
Sint C35 Sint D35 70 > 80 > 80 > 90
Resistencia radial*N/mm2 310 330 360 390
*valores representativos
La adicin de fsforo al hierro acta como un activador del
sinterizado confiriendo buena ductilidad. Aplicaciones similares a
las de los aceros al cobre con una capacidad para la elongacin
excelente y buena soldaduras en el caso de bajos contenidos de
carbono. Buena precisin dimensional despus del sinterizado .
BRONCESComposicin qumica% DIN Sint C50 Sint D50 C Cu Ni Mo Sn P
Febal 9-11Others Elements
Densidad(g/cm3) 7.2 - 7.7 7.7-8.1
PorosidadV/V*100(%) 15 2.5 10 2.5
DurezaHB >35 >45
Resistencia radial*N/mm2 150 220
2
*valores representativos
Bronces mecnicos con altas propiedades, muy buena
maquinabilidad, Caractersticas de friccin muy buenas, piezas en
servicio en atmsferas de corrosin. Miscelneos: Cojinetes especiales
o de altas prestaciones; anillos de toma de corriente en gras; guas
de barras de conexin de bombas.
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DISEOExiste un conjunto de reglas bsicas que pueden ayudar al
diseador cuando considera la produccin de pi e zas si nt eri zad a
s. A co n ti nu a ci n vi en e n re co gi da s a lg un a s de la s
m s i mp orta n te s.
FORMAS A EVITAR
FORMAS PREFERIBLESLas Secciones de las Piezas debern ser tan
anchas como sea posible: los espesores finos requieren paredes de
utillajes finos, lo que incrementa la posibilidad de dao o rotura
de este. Esto puede evitarse por varias vas tales como incrementar
el dimetro exterior, modificando el diseo en el rea del problema (
S 0.1d si es posible no
