Metal sinterizado

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Sobre metal sinterizado

Tipos de metal sinterizado

La sinterización es un proceso que implica compactar y formar materiales sólidos mediante tratamiento térmico sin fundir completamente el material. El metal sinterizado se refiere al material que se produce después del proceso de metalurgia de polvos. Este proceso le da al material resistencia, permeabilidad, etc.

Los metales sinterizados se pueden dividir en dos categorías según su estructura material, que son:

  • Ferrosos Incluye hierro, carbono y elementos de aleación. El metal sinterizado ferroso se puede convertir en materiales fuertes y resistentes controlando su composición y microestructura. Los materiales comunes de metal sinterizado ferroso incluyen aceros de aleación, aceros para herramientas y carburos, que tienen aplicaciones en piezas mecánicas, herramientas y componentes resistentes al desgaste.
  • No ferrosos Los metales sinterizados no ferrosos son materiales distintos del hierro, que incluyen cobre, aluminio, titanio, níquel, etc. Los metales sinterizados no ferrosos tienen una excelente conductividad eléctrica, conductividad térmica y resistencia a la corrosión. Se puede utilizar en componentes electrónicos, piezas de automóviles y componentes aeroespaciales, entre otros campos. Por ejemplo, el cobre se utiliza a menudo para fabricar bujes y cojinetes de metal sinterizado.

Según el proceso, también existen varios tipos de metales sinterizados:

  • Aleaciones de hierro y acero El tipo más común es el de aleaciones de hierro y acero con bajo contenido de carbono. Las ventajas que proporciona son una mayor resistencia y durabilidad. Los fabricantes suelen utilizar materiales de acero de alta densidad para herramientas o piezas con alta resistencia al desgaste.
  • Aleaciones de cobre El cobre de metal sinterizado es digno de mención porque es típico de los intercambiadores de calor y las piezas electrónicas. Por ejemplo, el bronce fosforado, que tiene una excelente resistencia a la corrosión y una buena conductividad, es adecuado para aplicaciones marinas donde las piezas están sujetas a salpicaduras de agua de mar y otras condiciones ambientales adversas.
  • Aleaciones de níquel y titanio Las aleaciones de níquel y titanio son especializadas. Funcionan en condiciones deseables, como el espacio exterior. El metal de titanio sinterizado tiene una notable relación resistencia-peso, lo que lo convierte en un material fundamental en la industria aeroespacial para la fabricación de componentes ligeros pero robustos como motores de cohetes, palas de turbinas y piezas estructurales. Además, las aleaciones de titanio poseen una excelente biocompatibilidad y resistencia a la corrosión, lo que las hace adecuadas para implantes médicos y prótesis. Los compradores que buscan piezas para un avión, transbordador espacial o dispositivo médico deben prestar atención a las aleaciones de este tipo.

Especificación y mantenimiento del metal sinterizado

Las especificaciones de las piezas de metal sinterizado varían según su uso y los materiales utilizados en el proceso de sinterización.

  • Materiales: El acero inoxidable puede tener niveles variables entre 0,15 y 0,60 %. El acero al carbono tendrá típicamente un rango de 0,8 a 2,0 % y el cobre puede tener hasta un 40 % en ciertas aplicaciones. Los aceros de aleación normalmente tendrán propiedades de tenacidad y resistencia provocadas por elementos como el manganeso, el molibdeno, el níquel o el cromo.
  • Densidad: Los aceros de bajo carbono producen una densidad de unos 6,3 g/cm3, mientras que los productos sinterizados de acero de alto carbono pueden alcanzar los 7,5 g/cm3. Para componentes funcionales como bujes y cojinetes, una estructura de poros ideal ayuda a controlar la cantidad de aceite almacenado en el componente.
  • Propiedades mecánicas: Las piezas sinterizadas de acero de alta resistencia pueden alcanzar una resistencia a la tracción de alrededor de 90.000 psi. Esto se suma a otros tipos de acero, como el acero de baja aleación y el acero para herramientas, que tienen sus características y usos específicos.
  • Precisión dimensional: Las piezas sinterizadas de precisión pueden lograr tolerancias de hasta ±0,1 % de la dimensión, con un mínimo de ±0,38 mm (±0,015 pulgadas) en las piezas medidas. Las formas complejas son posibles con una necesidad mínima de mecanizado para lograr una precisión total.
  • Estructura de poros: Dependiendo de la cantidad de líquido que una pieza deba absorber, el metal sinterizado tendrá estructuras de poros variables. Otras aplicaciones industriales también requieren una estructura de poros diferente, como los filtros.

Mantenimiento

Las herramientas utilizadas en el proceso de compactación y el equipo de horno en la sinterización de la metalurgia de polvos requieren un mantenimiento y comprobaciones periódicos.

  • Horno: Se necesita mantenimiento para comprobar si hay elementos sueltos, que falten o estén dañados para asegurarse de que todos los soportes estén presentes y no se detecte ningún daño. En particular, los contenedores de catalizador y los tubos de caída requieren mantenimiento de forma regular. Los termopares y los ventiladores de refrigeración son las otras dos partes críticas que requieren mantenimiento para garantizar temperaturas precisas y una velocidad de refrigeración uniforme, respectivamente. Otras piezas de soporte, como el aislamiento y los elementos calefactores, necesitan el mismo nivel de cuidado y atención para funcionar correctamente.
  • Juegos de matrices: Los juegos de matrices requieren limpieza e inspección para saber cuánto desgaste se ha producido en los últimos meses o años. Si se conoce algún daño o defecto, es mejor llevar a cabo las reparaciones antes de que se vuelvan críticas y pongan en riesgo toda la configuración de las herramientas. La limpieza adecuada debe realizarse antes y después de cada turno para saber qué se requiere durante la inspección y el mantenimiento de los juegos de matrices.
  • Equipo de producción: Los sopladores producen mucho polvo fino, y sus palas se ven afectadas por este cambio en el medio ambiente y la cantidad de tiempo que trabajan. Deben inspeccionarse para detectar cualquier desalineación, daño, acumulación de polvo, etc. La alineación y la acumulación de polvo deben inspeccionarse siempre que cambie la frecuencia de funcionamiento del equipo. Otras piezas, como las pantallas, los conductos de aire y los cojinetes, deben inspeccionarse y mantenerse siempre que se sintericen y se utilicen con frecuencia.

El mantenimiento regular, al menos semanal o mensual en algunos casos, garantiza que el desgaste de las piezas críticas de cualquier configuración de sinterización sea conocido y que puedan hacerse arreglos para asegurar, alinear y reparar la configuración.

Escenarios

Las piezas de metal sinterizado se utilizan ampliamente en diversas industrias. A continuación se presentan algunas aplicaciones que ponen de manifiesto la versatilidad de estas piezas metálicas.

  • Automoción

    La industria automotriz es una de las principales industrias que utiliza piezas de metal sinterizado. Esta industria utiliza componentes sinterizados en varios tipos de piezas de automóviles, como camisas de cojinetes, filtros de combustible, cojinetes antifricción y engranajes. Las ventajas notables de las piezas de metal sinterizado incluyen un excelente rendimiento y resistencia a las altas temperaturas.

  • Dispositivos médicos

    La industria médica utiliza filtros de metal sinterizado para máquinas como escáneres de resonancia magnética, escáneres de tomografía computarizada y generadores de oxígeno. Estos filtros son populares porque pueden eliminar fácilmente las partículas de gases y líquidos. Además, los filtros fabricados con metal sinterizado no tienen partes móviles, por lo que requieren poco o ningún mantenimiento.

  • Petróleo y gas

    El equipo de petróleo y gas también utiliza metales sinterizados, como el acero inoxidable, para fabricar componentes de transductores de presión. Esto se debe a que el acero inoxidable puede resistir fácilmente la corrosión. Además, puede soportar temperaturas y presiones muy altas. Algunas piezas comunes fabricadas con acero inoxidable sinterizado incluyen asientos de válvulas, boquillas de pulverización y filtros.

  • Electrodomésticos

    Se pueden encontrar numerosas piezas de metal sinterizado en electrodomésticos como refrigeradores y lavadoras. Por ejemplo, las cerraduras de electrodomésticos suelen estar fabricadas con latón debido a su resistencia, durabilidad y resistencia a la corrosión. Además, los refrigeradores tienen varios filtros hechos de metal sinterizado.

  • Aeroespacial

    La industria aeroespacial utiliza metales sinterizados para varios componentes, como los de los motores de aviones y los fuselajes. Los metales sinterizados son lo suficientemente fuertes como para soportar aplicaciones aeroespaciales. Pueden soportar temperaturas y presiones extremas. Además, los fabricantes aeroespaciales valoran el peso ligero de las piezas de metal sinterizado.

Cómo elegir el metal sinterizado

Al elegir metales sinterizados para el uso previsto, deben tenerse en cuenta varios factores para garantizar que sean adecuados para la aplicación.

  • Material

    Es fundamental seleccionar el tipo de material adecuado para la aplicación en particular. Los metales sinterizados suelen estar hechos de hierro, bronce, acero inoxidable, carburo de tungsteno u otras combinaciones específicas de aleaciones. El uso selectivo de una aleación en particular puede ofrecer características únicas, como una mayor resistencia o resistencia a las altas temperaturas.

  • Porosidad

    El tamaño de los poros y la distribución se determinan por la cantidad de lubricante utilizado durante el proceso de moldeo. La sinterización transforma el lubricante en poros dentro del material. Los metales sinterizados pueden tener poros abiertos o poros cerrados, con diferentes niveles de porosidad. Los materiales con poros abiertos permiten que los fluidos fluyan a través de ellos, mientras que los materiales con poros cerrados no lo hacen. Las piezas que requieren lubricación de fluidos deben estar hechas de materiales con poros abiertos. Por el contrario, los materiales con poros cerrados se utilizan en piezas estructurales que requieren una mayor resistencia y una menor permeabilidad.

  • Densidad

    La densidad de los metales sinterizados afecta directamente a su resistencia y permeabilidad. Las densidades más altas corresponden a una mayor resistencia y una menor permeabilidad. Los materiales de baja densidad se utilizan a menudo para elementos filtrantes, mientras que los materiales de densidad media y alta se utilizan para piezas estructurales. Es fundamental elegir la densidad adecuada en función de las necesidades específicas de la aplicación.

  • Lubricación

    Los metales sinterizados pueden ser autolubricantes o no autolubricantes. Los materiales autolubricantes poseen poros llenos de lubricantes, como el grafito, que proporcionan lubricación durante el funcionamiento. Los materiales no autolubricantes carecen de esta propiedad autolubricante. Esto debe tenerse en cuenta al seleccionar metales sinterizados para aplicaciones particulares donde la lubricación es necesaria para reducir el desgaste y la fricción.

  • Tamaño nominal y tolerancia

    Los metales sinterizados pueden lograr diferentes tolerancias y tamaños dependiendo del proceso de fabricación específico utilizado. Es fundamental conocer el tamaño y la tolerancia requeridos para la aplicación en particular. Algunas aplicaciones pueden requerir ajustes precisos, mientras que otras pueden ser más tolerantes en términos de niveles de tamaño y tolerancia.

sinter metal FAQ

P1: ¿Es la sinterización metálica una buena impresión 3D?

A1: La sinterización metálica es una excelente opción para producir piezas complejas de alto rendimiento con gran precisión y libertad de diseño. Es eficiente, reduce el desperdicio y es adecuado para diversas industrias.

P2: ¿Qué materiales se pueden utilizar en la sinterización metálica?

A2: Los materiales comunes para la sinterización metálica incluyen acero inoxidable, aleaciones de titanio, aleaciones de cobalto-cromo, aleaciones de aluminio, aceros para herramientas y mezclas de tungsteno-cobre, entre otros.

P3: ¿Cuáles son las limitaciones de la sinterización metálica?

A3: Si bien la sinterización metálica ofrece varias ventajas, también tiene limitaciones. Los procesos pueden ser más lentos que los métodos de fabricación convencionales. Además, los costes de instalación iniciales para la sinterización metálica pueden ser elevados para la producción a pequeña escala.

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