Polvos y cerámicas
Estos procesos construyen piezas sólidas a partir de polvos o líquidos en lugar de fundir metal o cortar un bloque. Todos se basan en el sinterizado: calentar partículas compactadas por debajo de su punto de fusión hasta que se unen en un sólido. Lo que cambia de un proceso a otro es cómo se da forma a las partículas y cómo se aplican el calor y la presión.
La idea principal
El sinterizado es cómo se pegan las partículas sin fundirse. Donde dos partículas se tocan, los átomos se desplazan por el punto de contacto (difusión) y forman un puente sólido, llamado cuello. A medida que los cuellos crecen, los huecos entre partículas (poros) se encogen, así que la pieza se vuelve más densa y normalmente algo más pequeña. Piensa en un cuenco de bolas de nieve dejado toda la noche: nunca se funden, pero por la mañana se han soldado en un solo bloque. La presión acelera esto al empujar las partículas unas contra otras; el calentamiento rápido o interno ahorra tiempo y mantiene finos los diminutos cristales.
Los 6 procesos de este capítulo
9.1Pulvimetalurgia (prensado y sinterizado)Prensa el polvo en una matriz y luego sinteriza en un horno de cintaAbrir la lección
9.2Moldeo por inyección de metal (MIM)Moldea una pasta de polvo y aglutinante, elimina el aglutinante y sinterizaAbrir la lección
9.3Prensado isostático en caliente (HIP)Aprieta con argón caliente por todos los lados para cerrar los porosAbrir la lección
9.4Sinterizado por plasma de chispa (SPS)Una corriente pulsada calienta en minutos una matriz de grafito prensadaAbrir la lección
9.5Sinterizado por microondasLas microondas calientan la pieza desde dentroAbrir la lección
9.6Procesado sol-gelUn líquido se convierte en gel, que luego se seca y se cueceAbrir la lecciónCara a cara
| Proceso | En una línea | Ideal para | Tamaño de serie | Precisión |
|---|---|---|---|---|
| 9.1Pulvimetalurgia (prensado y sinterizado) | Prensa el polvo en una matriz y luego sinteriza en un horno de cinta | Engranajes pequeños, casquillos, piezas de contorno sencillo | De 10.000 a millones al año | Unos ±0,05–0,1 mm |
| 9.2Moldeo por inyección de metal (MIM) | Moldea una pasta de polvo y aglutinante, elimina el aglutinante y sinteriza | Piezas de acero diminutas, complejas y casi densas | De 10.000 a millones al año | Aproximadamente ±0,3–0,5 % de una dimensión |
| 9.3Prensado isostático en caliente (HIP) | Aprieta con argón caliente por todos los lados para cerrar los poros | Piezas fundidas críticas, piezas impresas, polvo en latas | De una pieza a cargas completas de horno | Se conserva la forma; solo se encogen los poros |
| 9.4Sinterizado por plasma de chispa (SPS) | Una corriente pulsada calienta en minutos una matriz de grafito prensada | Cerámicas duras y materiales nuevos en forma de discos | Piezas únicas, series pequeñas | Basta; rectificada después |
| 9.5Sinterizado por microondas | Las microondas calientan la pieza desde dentro | Cerámicas como la circonia dental | De trabajo de laboratorio a series pequeñas | Como otros sinterizados, unos ±0,5–1 % |
| 9.6Procesado sol-gel | Un líquido se convierte en gel, que luego se seca y se cuece | Recubrimientos finos, aerogeles, polvos puros | De muestras sueltas a líneas de recubrimiento | Películas de hasta decenas de nanómetros |
Cómo elegir dentro de esta familia
- ¿Necesitas cientos de miles de piezas metálicas sencillas a bajo coste? pulvimetalurgia de prensado y sinterizado.
- ¿Necesitas piezas metálicas pequeñas y complejas, casi totalmente densas? moldeo por inyección de metal.
- ¿Necesitas eliminar poros ocultos de una pieza fundida o impresa en 3D que no debe fallar? prensado isostático en caliente.
- ¿Necesitas rápido un disco denso de un material nuevo o difícil de sinterizar? sinterizado por plasma de chispa, o sinterizado por microondas para cerámicas sin presión.
- ¿Necesitas un recubrimiento fino y puro o un material ultraligero? proceso sol-gel.
Palabras clave
- Sinterizado
- unir partículas compactadas calentándolas por debajo de su punto de fusión.
- Cuello
- el puente sólido que crece donde se tocan dos partículas.
- Difusión
- átomos que se desplazan despacio a través de un sólido; es lo que forma los cuellos.
- Porosidad
- la parte del volumen de una pieza que son poros vacíos.
- Pieza en verde
- una pieza con forma antes del sinterizado, sostenida solo débilmente.
- Aglutinante
- una cera o un plástico que mantiene el polvo con su forma hasta que se elimina.
- Densidad
- cuánto de una pieza es material sólido; el 100 % significa que no hay poros.
- Contracción
- el tamaño que pierde una pieza al cerrarse sus poros durante el sinterizado.
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