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#Novedades de la industria
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Un vistazo rápido a la tecnología del polvo metálico
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La pulvimetalurgia se practicaba mucho antes de que los antiguos artesanos aprendieran a fundir y fundir el hierro. Los egipcios fabricaban herramientas de hierro usando técnicas PM en el año 3.000 a.C.
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Los antiguos incas hacían joyas y artefactos utilizando polvos de metales preciosos. El primer producto moderno de PM fueron los filamentos de tungsteno para bombillas eléctricas desarrollados a principios del siglo XX. A estos les siguieron herramientas de corte de carburo de tungsteno y cojinetes autolubricados en los años 30; piezas de automóviles en los años 60 y 70; piezas de motores de turbinas de aviones, bielas forjadas en polvo y moldeo por inyección de metales (MIM) en los años 80; compactación en caliente en los años 90; y la nanotecnología y la aceptación de la impresión 3D de metales y la fabricación de aditivos (AM) en el nuevo siglo.
Los beneficios e hitos de PM incluyen:
Un método rentable para formar componentes metálicos de precisión en forma de red que permite diseñar productos industriales y de consumo de manera más eficiente.
La fuente de materiales particulados y aleaciones avanzadas de alto rendimiento como superaleaciones, aceros para herramientas, aleaciones de aluminio PM, metales reforzados por dispersión, materiales de pulverización térmica, intermetálicos y compuestos de matriz metálica.
Nuevos procesos de fabricación para mejorar la calidad del producto y la productividad.
Mayor uso de materia prima a través del reciclaje y elimina el costoso mecanizado secundario a través del diseño de la forma de la malla y casi malla.
Mejora la productividad al eliminar la fabricación.
Ofrece precisión y propiedades especiales como la autolubricación y la filtración controlada.
La única forma de formar metales vitales como carburo de tungsteno, materiales reforzados por dispersión, aceros para herramientas de alta velocidad, superaleaciones y cojinetes autolubricados.
Sostenibilidad: Ahorra recursos naturales a través del reciclaje y la conservación de materias primas críticas.
Estratégicamente importante en la fabricación de motores y transmisiones de automóviles, motores de turbina de aviones, cortadoras de césped, instrumentos quirúrgicos, herramientas eléctricas, equipos de perforación de pozos de petróleo y gas, y tractores todo terreno.
Industria
La industria de piezas y productos PM en Norteamérica tiene unas ventas estimadas de 7.000 millones de dólares. Está compuesto por empresas que fabrican piezas y productos convencionales de hierro, polvos de base de cobre e inoxidable, así como por empresas que fabrican productos especiales de MP como superaleaciones, productos porosos, materiales de fricción, tiras para aplicaciones electrónicas, imanes permanentes de alta resistencia, núcleos de polvo magnético y ferritas, herramientas de corte y piezas de desgaste de carburo de tungsteno, piezas de moldeo por inyección de metal (MIM), piezas de fabricación de aditivos metálicos (AM) y aceros para herramientas, todos ellos de polvos metálicos. PM es de alcance internacional, con industrias en crecimiento en todos los principales países industrializados. La producción mundial anual de metal en polvo supera las 700.000 toneladas.
Materias primas
Los metales más comunes disponibles en forma de polvo son el hierro y el acero, el estaño, el níquel, el cobre, el aluminio y el titanio, así como los metales refractarios como el tungsteno, el molibdeno y el tántalo. Aleaciones como bronce, latón, acero inoxidable y superaleaciones de níquel-cobalto también están disponibles en forma de polvo.
El tamaño de las partículas de polvo oscila entre 0,1 y 1.000 micrómetros. Los principales métodos para fabricar polvos metálicos son la atomización del metal fundido, la reducción de óxidos, la electrólisis y la reducción química.
Tendencias y nuevos desarrollos
Procesos de fabricación mejorados como el prensado isostático en frío y en caliente (CIP/HIP), la forja de polvos (PF), el moldeo por inyección de metales (MIM), la fabricación de aditivos metálicos (AM) y el laminado directo de polvos desarrollados y avanzados por gobiernos, académicos y programas de I+D industrial.
Productos PM totalmente densos para obtener mejores propiedades de resistencia y calidad en automóviles, motores diesel y de turbina, piezas de aviones y herramientas industriales de corte y conformado.
Comercialización de tecnologías como el moldeo por inyección de metales, la fabricación de aditivos metálicos, la forja de PM, la sinterización al vacío a alta temperatura, la compactación en caliente y el prensado isostático en frío y en caliente.
El uso de bielas forjadas en polvo (PF), árboles de levas compuestos PM y tapas de cojinetes principales, y anillos sensores ABS de acero inoxidable y bridas del sistema de escape en automóviles.
Nuevos polvos submicrónicos y nanofásicos para herramientas de corte y otras aplicaciones especializadas.
Aplicaciones
Las piezas PM se utilizan en una variedad de productos como cerraduras y herrajes de seguridad, tractores de jardín, motos de nieve, motores y transmisiones de automóviles, sistemas de frenos y dirección de automóviles, lavadoras, herramientas y herrajes eléctricos, brazos deportivos, copiadoras y medidores de franqueo, equipos todo terreno, cuchillos de caza, ensamblajes hidráulicos, blindaje de rayos X, componentes de cabezales de pozos para la perforación de pozos de petróleo y gas, cañas de pescar, y relojes de pulsera. Los níqueles canadienses están hechos de polvo de níquel puro.
La pulvimetalurgia se practicaba mucho antes de que los antiguos artesanos aprendieran a fundir y fundir el hierro. Los egipcios fabricaban herramientas de hierro utilizando técnicas PM en el año 3.000 a.C. Los antiguos incas fabricaban joyas y artefactos utilizando polvos de metales preciosos. El primer producto moderno de PM fueron los filamentos de tungsteno para bombillas eléctricas desarrollados a principios del siglo XX. A estos les siguieron herramientas de corte de carburo de tungsteno y cojinetes autolubricados en los años 30; piezas de automóviles en los años 60 y 70; piezas de motores de turbinas de aviones, bielas forjadas en polvo y moldeo por inyección de metales (MIM) en los años 80; compactación en caliente en los años 90; y la nanotecnología y la aceptación de la impresión 3D de metales y la fabricación de aditivos (AM) en el nuevo siglo.
Los beneficios e hitos de PM incluyen:
Un método rentable para formar componentes metálicos de precisión en forma de red que permite diseñar productos industriales y de consumo de manera más eficiente.
La fuente de materiales particulados y aleaciones avanzadas de alto rendimiento como superaleaciones, aceros para herramientas, aleaciones de aluminio PM, metales reforzados por dispersión, materiales de pulverización térmica, intermetálicos y compuestos de matriz metálica.
Nuevos procesos de fabricación para mejorar la calidad del producto y la productividad.
Mayor uso de materia prima a través del reciclaje y elimina el costoso mecanizado secundario a través del diseño de la forma de la malla y casi malla.
Mejora la productividad al eliminar la fabricación.
Ofrece precisión y propiedades especiales como la autolubricación y la filtración controlada.
La única forma de formar metales vitales como carburo de tungsteno, materiales reforzados por dispersión, aceros para herramientas de alta velocidad, superaleaciones y cojinetes autolubricados.
Sostenibilidad: Ahorra recursos naturales a través del reciclaje y la conservación de materias primas críticas.
Estratégicamente importante en la fabricación de motores y transmisiones de automóviles, motores de turbina de aviones, cortadoras de césped, instrumentos quirúrgicos, herramientas eléctricas, equipos de perforación de pozos de petróleo y gas, y tractores todo terreno.
Industria
La industria de piezas y productos PM en Norteamérica tiene unas ventas estimadas de 7.000 millones de dólares. Está compuesto por empresas que fabrican piezas y productos convencionales de hierro, polvos de base de cobre e inoxidable, así como por empresas que fabrican productos especiales de MP como superaleaciones, productos porosos, materiales de fricción, tiras para aplicaciones electrónicas, imanes permanentes de alta resistencia, núcleos de polvo magnético y ferritas, herramientas de corte y piezas de desgaste de carburo de tungsteno, piezas de moldeo por inyección de metal (MIM), piezas de fabricación de aditivos metálicos (AM) y aceros para herramientas, todos ellos de polvos metálicos. PM es de alcance internacional, con industrias en crecimiento en todos los principales países industrializados. La producción mundial anual de metal en polvo supera las 700.000 toneladas.
Materias primas
Los metales más comunes disponibles en forma de polvo son el hierro y el acero, el estaño, el níquel, el cobre, el aluminio y el titanio, así como los metales refractarios como el tungsteno, el molibdeno y el tántalo. Aleaciones como bronce, latón, acero inoxidable y superaleaciones de níquel-cobalto también están disponibles en forma de polvo.
El tamaño de las partículas de polvo oscila entre 0,1 y 1.000 micrómetros. Los principales métodos para fabricar polvos metálicos son la atomización del metal fundido, la reducción de óxidos, la electrólisis y la reducción química.
Tendencias y nuevos desarrollos
Procesos de fabricación mejorados como el prensado isostático en frío y en caliente (CIP/HIP), la forja de polvos (PF), el moldeo por inyección de metales (MIM), la fabricación de aditivos metálicos (AM) y el laminado directo de polvos desarrollados y avanzados por gobiernos, académicos y programas de I+D industrial.
Productos PM totalmente densos para obtener mejores propiedades de resistencia y calidad en automóviles, motores diesel y de turbina, piezas de aviones y herramientas industriales de corte y conformado.
Comercialización de tecnologías como el moldeo por inyección de metales, la fabricación de aditivos metálicos, la forja de PM, la sinterización al vacío a alta temperatura, la compactación en caliente y el prensado isostático en frío y en caliente.
El uso de bielas forjadas en polvo (PF), árboles de levas compuestos PM y tapas de cojinetes principales, y anillos sensores ABS de acero inoxidable y bridas del sistema de escape en automóviles.
Nuevos polvos submicrónicos y nanofásicos para herramientas de corte y otras aplicaciones especializadas.
Aplicaciones
Las piezas PM se utilizan en una variedad de productos como cerraduras y herrajes de seguridad, tractores de jardín, motos de nieve, motores y transmisiones de automóviles, sistemas de frenos y dirección de automóviles, lavadoras, herramientas y herrajes eléctricos, brazos deportivos, copiadoras y medidores de franqueo, equipos todo terreno, cuchillos de caza, ensamblajes hidráulicos, blindaje de rayos X, componentes de cabezales de pozos para la perforación de pozos de petróleo y gas, cañas de pescar, y relojes de pulsera. Los níqueles canadienses están hechos de polvo de níquel puro.
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Se han fabricado más de 1.500 millones de bielas forjadas en caliente para vehículos livianos producidos en los Estados Unidos, Europa y Japón.
Los motores de aeronaves comerciales contienen 1.500-4.400 libras de piezas forjadas extruidas de superaleación de PM por motor.
El polvo de hierro se utiliza como soporte del tóner en las fotocopiadoras electrostáticas. Los estadounidenses consumen más de dos millones de libras de polvo de hierro al año en cereales y pan enriquecidos con hierro. El polvo de hierro también se utiliza en calentadores de manos y cementos impermeables.
El polvo de cobre se utiliza en pinturas antiincrustantes para cascos de barcos y en tintas pigmentadas metálicas para embalaje e impresión.
El polvo de aluminio se utiliza en combustibles sólidos para cohetes, como los cohetes de refuerzo para el programa del transbordador espacial.
El Proceso
El proceso PM básico utiliza la presión y el calor para formar piezas y formas metálicas de precisión. El polvo se compacta (a temperatura ambiente) en una matriz rígida de precisión de hasta 50 toneladas por pulgada cuadrada en una forma diseñada como un engranaje. Piensa en 50 coches compactos apilados verticalmente y tendrás la presión que se necesita para prensar el polvo. Después de que las piezas son compactadas y expulsadas del troquel, la pieza es alimentada lentamente a través de un horno especial de atmósfera controlada para unir las partículas. Se funden metalúrgicamente sin fundirse, un fenómeno llamado "sinterización"
Otros procesos utilizados para convertir polvos en formas terminadas incluyen el prensado isostático en frío y en caliente (CIP/HIP), la forja de polvos (PF), el moldeo por inyección de metales (MIM), el laminado directo de polvos, la sinterización por gravedad y la fabricación de aditivos metálicos. Metal AM construye piezas capa por capa sin usar un molde o matriz, sino sinterizando o soldando cada partícula individual de polvo.
A diferencia de otras técnicas de conformado de metal, las piezas de PM se forman directamente a partir de polvos, mientras que las piezas fundidas se forman a partir de metal que debe fundirse, y las piezas forjadas se conforman por deformación de metal caliente o frío, o por mecanizado.