Proceso de sinterizado y el uso de moldes de grafito

El proceso de sinterizado también conocido como pulvimetalurgia, tiene un sinfín de usos dentro de la industria y ayuda a obtener geometrías complejas y de bajo costo.

Partiendo de polvos de distintos materiales como materia prima, estos son compactados dentro de moldes. Algunos materiales comúnmente utilizados incluyen al: tungsteno, molibdeno, polvo de diamante, cerámicas y polvos metálicos.  Pasado el proceso de compactación, las piezas son sometidas a altas temperaturas logrando una fusión de los materiales.

De acuerdo a los materiales utilizados se logran unir los elementos sin la necesidad de calentar hasta el punto de fusión de todos ellos, ya que en el caso de algunos, este puede ser extremadamente alto. Para el sinterizado de metales se suele trabajar con temperaturas entre los 750 y 1300ºC, dependiendo del material y sus características.

Por ello nos dimos a la tarea de investigar el oceso de sinterizado yl uso de ldes y polvos de grafito eesta industria.

¿Qué es el proceso de sinterizado en general?

Es un proceso que aplica presión y altas temperaturas a una mezcla de material (sin la necesidad de llegar al punto de fusión de todos ellos), transformado la preforma pre compactada en una pieza sólida y de características especiales.

Cabe destacar, que la mayoría de los polvos metálicos que se usan en el proceso son base hierro y sus principales aleantes el níquel, el cobre, el fósforo, el cromo, etc.

El oceso de sinterizado eloba desde la pulverización de metales, materiales cerámicos y otros, hasta la creación final de la pieza.  Este proceso se puede describir en cuatro etapas:

Materia prima.

Tiene como objetivo el pulverizado de los distintos polvos metálicos y aditivos aleantes. Estos incluyen polvos de cerámica y metal como el hierro o cobre, o polvos aleados como: bronce, latón, acero, entre otros

Mezclado o Dosificación.

Segun las características de la pieza final, se mezclan diferentes aleantes a las bases de polvo metálico y/o cerámico.

Es importante mencionar, que este mezclado se lleva a cabo por un estricto proceso de dosificación y control que determinan las características mecánicas, físicas o químicas del la pieza final.

Compactación.

La mezcla de los polvos se coloca en el los moldes por gravedad y se aplica una presión axial según los parámetros de compactación deseados. Como resultado se crea una preforma compactada, que se puede manipular.

Sinterizado.

En general las preformas son sometidas a temperaturas elevados durante cierto tiempo, provocando la fusión de los elementos. Esto sucede por medio de la unión de las partículas entre sí mismas o según el compuesto a fabricar, mediante la encapsulación de partículas en otro material.

Ventajas del proceso de sinterizado

Debido a la selección de materia prima, una dosificación controlada y una fusión controlada este proceso ofrece ciertas ventajas las cuales describimos a continuación:

• Composición completamente controlada.
• Fabricación de piezas finales sin necesidad de trabajo posterior.
• Fabricación de piezas de cualquier material (dependiendo del tipo de sinterizado).
• Porosidad controlada, entre otros según tamaño de partícula de la materia prima (imposible con otros métodos).
• Se pueden establecer propiedades especiales como extrema dureza y resistencia al desgaste.
• Gran precisión y buen acabado superficial.
• Grandes series de piezas con tolerancias cerradas.

Moldes de grafito para procesos de sinterizado

Habiendo descrito el proceso de sinterizado en general, cabe destacar que existen variaciones de este, en donde se llega a introducir material fundido en un molde previamente llenado con otros elementos.

En el caso de ambos procesos, los moldes de grafito para sinterizado son excelentes para la elaboración de piezas sinterizadas gracias a su resistencia al choque térmico, conductividad eléctrica, dureza y estabilidad térmica.

La elaboración de moldes de grafito se lleva a cabo bajo el maquinado tradicional, por ejemplo en tornos y fresadoras. De acuerdo a las propiedades de la pieza sinterizada, se emplean diferentes grados de grafito sintético, como son los iso-moldeados o extruidos.

Algunas de las características que varían según los grados incluyen:

• La densidad de material
• Su porosidad
• Dureza
• Resistencia mecánica, entre otros.

Estas propiedades del molde influyen al acabado superficial de la pieza y  en parámetros como la fuerza de compactación entre otros.

Algunos productos sinterizados a base de moldes de grafito incluyen:

• Herramientas de corte de diamante.
• Herramientas de carburo de tungsteno.
• Brocas especiales para tuneladoras.
• Puntas de lanzas de perforación.

Conclusiones

Para finalizar, el oceso de sinterizado scaracteriza por la producción de piezas complejas a un bajo costo. Además, tiene un bajo impacto ambiental, porque consume menos energía que otros procesos de transformación y permite la optimización de las materias primas.

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