O que é liga em pó?

Liga em pó refere -se a um material metálico composto por dois ou mais elementos que são misturados em forma de pó. Ao contrário das ligas tradicionais que são formadas por fusão e fundição, ligas de pó são criadas através Metalurgia em pó (PM) , um processo de fabricação que envolve compactação e sinterização pós metálicos finos. Essa abordagem distinta oferece vantagens exclusivas em termos de propriedades do material, flexibilidade do projeto e eficiência de fabricação.

Como são feitas ligas de pó? O processo de metalurgia em pó

A criação de ligas de pó envolve várias etapas importantes:

1. Produção em pó: A etapa principal é a produção dos pós de metal constituinte. Vários métodos são empregados, incluindo:

   • Atomização: O metal fundido é quebrado em gotículas finas por um jato de gás ou líquido, que então se solidifica em partículas de pó. Este é um método comum para produzir pós esféricos ou irregulares.

   • Redução química: Os óxidos metálicos são quimicamente reduzidos à sua forma de pó metálico.

   • Eletrólise: Os pós de metal são depositados de uma solução eletrolítica.

   • Liga mecânica: A moagem de bolas de alta energia é usada para fraturar repetidamente e partículas de pó de sola fria, levando a uma distribuição homogênea de elementos, mesmo que sejam imiscíveis no estado líquido.

2. Mistura em pó: Os diferentes pós elementares são cuidadosamente misturados em proporções precisas para alcançar a composição de liga desejada. Os ligantes, lubrificantes ou outros aditivos podem ser incorporados nesta fase para melhorar a compactação e facilitar o processamento subsequente.

3. Compactação: O pó misturado é então pressionado em uma forma desejada, conhecida como "compacto verde", usando alta pressão em uma matriz. Esta etapa fornece ao compacto força suficiente para manuseio. Técnicas incluem:

   • Die Compaction: O método mais comum, onde o pó é pressionado em um dado rígido.

   • Pressionamento isostático (CIP/HIP): O pó é submetido a pressão de todas as direções, em temperatura ambiente (prensagem isostática fria) ou temperaturas elevadas (prensagem isostática quente). O quadril é particularmente eficaz para alcançar componentes de alta densidade e em forma de rede com propriedades superiores.

4. Sinterização: O compacto verde é aquecido em uma atmosfera controlada (geralmente inerte ou reduzindo) a uma temperatura abaixo do ponto de fusão do constituinte primário. Durante a sinterização, as partículas se reúnem através da difusão atômica, levando ao aumento da força, densidade e redução da porosidade. A atmosfera cuidadosamente controlada evita a oxidação e descarburização.

5. Operações secundárias (opcional): Dependendo das propriedades e aplicações desejadas, mais etapas de processamento podem ser empregadas:

   • Dimensionamento/cunhagem: Para melhorar a precisão dimensional.

   • Infiltração: Introduzindo um metal de ponto de fusão mais baixo nos poros da parte sinterizada para propriedades aprimoradas.

   • Tratamento térmico: Para modificar as propriedades mecânicas (por exemplo, endurecer, temperamento).

   • Usinagem: Para alcançar dimensões ou recursos finais, embora um dos benefícios do PM seja frequentemente fabricação em forma de rede, minimizando a usinagem.

Principais vantagens e características das ligas de pó

As ligas em pó e o processo de PM oferecem um conjunto convincente de benefícios:

• Propriedades personalizadas: A PM permite controle preciso sobre a composição da liga e a microestrutura, permitindo a criação de materiais com combinações exclusivas de propriedades difíceis ou impossíveis de alcançar através da fusão e fundição convencionais. Isso inclui características magnéticas, elétricas, térmicas ou resistentes ao desgaste específicas.

• Fabricação em forma de rede ou em forma de rede: Geometrias complexas podem ser produzidas com alta precisão dimensional, reduzindo ou eliminando significativamente a necessidade de operações de usinagem caro. Isso leva a economia de material e tempo de fabricação reduzido.

• Utilização do material: O processo de PM é altamente eficiente, com muito pouco desperdício de material em comparação com os métodos de fabricação subtrativos.

• Materiais porosos: A PM pode criar deliberadamente componentes com porosidade controlada, o que é crucial para aplicações como filtros, rolamentos auto-lubrificantes e implantes biomédicos.

• Combinação de materiais imiscíveis: A liga mecânica, uma técnica de PM, pode combinar elementos que não são miscíveis em seu estado líquido, abrindo possibilidades para novas composições materiais.

• Materiais de alto desempenho: As ligas em pó são frequentemente usadas para aplicações de alto desempenho, onde as ligas tradicionais podem ficar aquém, como em indústrias aeroespacial, automotiva e médica.

Aplicações de ligas de pó

A versatilidade das ligas de pó levou ao seu amplo uso em vários setores:

• Automotivo: Engrenagens, bielas de conexão, guias de válvula, lóbulos de came e vários componentes estruturais se beneficiam da relação custo-benefício e desempenho das peças de PM.

• Aeroespacial: Componentes leves e de alta resistência para motores de aeronaves e peças estruturais são cada vez mais feitas de ligas de pó, especialmente as super-calas e ligas de titânio.

• Médico: Os implantes como substituições de quadril e joelho, instrumentos cirúrgicos e materiais porosos para encravamento ósseo são fabricados usando o PM devido à sua biocompatibilidade e capacidade de criar estruturas porosas específicas.

• Elétrico e eletrônico: Materiais magnéticos macios para motores e transformadores, contatos elétricos e dissipadores de calor.

• Ferramentas e matrizes: Ferramentas de aço de alta velocidade, carbonetos cimentados e componentes resistentes ao desgaste.

• Bens de consumo: Componentes em aparelhos, ferramentas elétricas e equipamentos esportivos.