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GRUPO SETORIAL DE M/P

PROGRAMA

09:00 Metalurgia do Pó – Processo, Aspectos Ambientais, Propriedades e Viabilidade

Marco A. T. Pallini - Metaldyne

09:45 Mercado, Aplicações e Estudos de Casos

Lucio Salgado - Metallum

10:30 Coffee Break 11:00 Tendências da Metalurgia do Pó na indústria Automotiva

Ricardo Takeo Kuwabara – Mitsubishi Motors

11:45 A inovação dos materiais magnéticos moles na indústria automotiva

Henrique Lopes – Höganäs Brasil

12:30 Debates

METALURGIA DO PÓ – PROCESSO, ASPECTOS AMBIENTAIS, PROPRIEDADES E VIABILIDADE

Marco A. T. Pallini - Metaldyne

HISTÓRIA DO USO DOS METAIS

Em 7.700 anos eram usados apenas 12 metais

COBRE CHUMBO FERRO MERCÚRIO 6000 AC 5000 AC 4000 AC 3000 AC 2000 AC 1000 AC 1 OURO PRATA ESTANHO 1000 2000 1000 1500

Um total de 24 metais foram descobertos até 1.600

2000 M/P ~1.925

PORQUE ESCOLHER A METALURGIA DO PÓ COMO PROCESSO?

Tolerância dimensional Near net shape Acabamento superficial Otimiza o uso do material

Menor Custo

Ambientalmente correto Flexibilidade de ligas Capabilidade de Processo Redução de peso Redução/eliminação de usinagem

REQUISITOS DO CONSUMIDOR: ECONOMIA DE COMBUSTÍVEL, REDUÇÃO DE EMISSÕES, E REDUÇÃO DO CONSUMO ENERGÉTICO.

Forças Motrizes Globais: – Aumento de preço do petróleo; – Aumento de instabilidades na região dos países produtores de petróleo; – Aumento do consumo global (BRIC); – Políticas de energia e emissões (USA-E10, E85, B20, EURO 5); – Legislações governamentais; – Meio ambiente (Global warming); – Preferências do consumidor (eficiência).

Variações no preço do petróleo & Instabilidades Legislações governamentais Selo verde / Amigo do ambiente

O SINTERIZADO CONTRIBUI PARA A SATISFAÇÃO DO CONSUMIDOR!

Necessidades do usuário final

LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) Técnica para análise dos aspectos e impactos ambientais associados ao ciclo de vida de um produto, processo ou serviço.

Produção da matéria-prima Produção do produto Fim da vida Montagem e uso Período de vida Reciclagem

COMPARAÇÃO ENTRE IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS POR AÇOS SINTERIZADOS E CONVENCIONAIS Sinterizado Convencional 100 80 60 40 20 0 Explo ração mineral A quecimento glo bal Reação fo to o xidante A cidificação Desbalanceamento de nutrientes To xidade humana

COMPARAÇÃO DO USO DE MATÉRIA PRIMA E ENERGIA ENTRE PROCESSOS CONCORRENTES

Produção da matéria-prima Fim da vida Período de vida Fabricação do produto Reciclagem Montage m e uso

Sinterizado Convencional 100 80 60 40 20 0 Explo ração mineral A quecimento glo bal Reação fo to o xidante A cidificação Desbalanceamento de nutrientes To xidade humana Fonte: LCA of Powder Metallurgy, Jan Tengzelius – Höganäs AB

•Microestrutura •Composição Química •Rota de Fabricação

MISTURA DE PÓS

•Tamanho •Forma •Empacotamento

EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO

•Compactação (C, WC, WDC, HIP) •Laminação

PROCESSAMENTO

•Extrusão •Injeção •Aspersão

ENSAIOS

•Sinterização (C, SH, HTS) •Forjamento •Densidade •Dutilidade •Magnetismo

PROPRIEDADES

•Resistência •Condutividade •Microestrutura

COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO ENTRE DIVERSOS MATERIAIS FERRAMENTAS

AÇOS CONVENCIONAIS

SINTERIZADO FORJAD0 FILTROS MIM COMPONENTES DE ALTA RESISTÊNCIA (2C2S / WDC / WC / SH) METALURGIA DO PÓ CONVENCIONAL (CS) MANCAIS O DESEMPENHO TEM LIGAÇÃO DIRETA COM A DENSIDADE ALUMÍNIO PLÁSTICO

AUMENTO DA DENSIDADE

COMPONENTES DE AÇO EM GERAL Armações do air bag -Induzido e estatores de motores elétricos Placa base da válvula EGR Pinhões do levantador de vidros - Arruela do EGR Núcleo da válvula EGR Carcaça da válvula EGR Carcaça do sistema cruise control Anéis controladores de fluxo de ar condicionado ASSENTOS -Alavancas de ajuste Lingüetas da trava -Mecanismo reclinagem espaçadores SUSPENSÃO -Guia da haste Válvula de compressão -Cilindros Pistões Espaçadores Placa de orifícios FREIOS Anéis sensores ABS -Porca de ajuste -Ajustadores -Trava de freio – cilindro mestre Pistões -Insertos do induzido -Estatores -Induzidos -Acionadores Carcaça de engrenagens DIREÇÃO -Colar da coluna de direção -Engrenagem da coluna de direção -Placa terminal -Alavanca de regulagem da altura do volante -Tampa do mancal de rolamento Corpo da válvula tampa LIMPADORES DE PARABRISA -Acionamento Trava excêntrica -Retentores TRANSMISSÃO Anéis sincronizadores Chavetas de retenção -Cubo conversor de torque Pinhões Engrenagem planetária Polia dentada de tração -Trava de estacionamento MOTORES Pinhões do planetário (motor de partida) -Sapata polar (motor de partida) Núcleos magnéticos para bobinas de ignição -Placa de controle de emissões -Buchas para balancins -Engrenagens VVT -Tampa do eixo de comando das válvulas Carcaça de válvulas de injeção de combustível Espaçador de injetores de combustível Núcleo magnético Chave magnética (motor de partida) -Buchas e placas para ventiladores (sistema de arrefecimento) -Bielas -Mancais de girabrequim e eixo de comando de válvulas -Sensores de fase cames -Guia e assento de válvula

FLUXOGRAMA DE PROCESSO – COMPACTAÇÃO CONVENCIONAL

ATOMIZA ÇÃO COM ÁGUA

(+ USADO)

Água alta pressão

j

Variáveis:

Temperatura de fusão

Pressão da água

Ângulo de incidência

Distância de impacto

Diâmetro do filete Pó atomizado (“Preto”)

TIPOS DE PÓS MAIS USADOS NA FABRICAÇÃO DE PEÇAS ESTRUTURAIS E BUCHAS AUTOLUBRIFICANTES Pós base: Ferro Cobre Bronze Latão Inox - Aditivos e lubrificantes : Carbono Cobre Estearatos Ceras MnS Níquel Molibdênio Estanho

TIPOS DE COMPACTAÇÃO

EXEMPLO DE COMPACTAÇÃO

COMPACTAÇÃO DE PEÇAS: 1.Enchimento

2.

Compactação 3.

Extração

COMPACTAÇÃO À MORNO

SINTER FORJAMENTO

Compactação da pré-forma  80% da DT Pré Sinterização  800-1000  C Resfriamento Aquecimento por indução  Forjamento 1000 - 1100  C Resfriamento sob atmosfera controlada

MOLDAGEM POR INJEÇÃO

SINTERIZAÇÃO EM FORNO CONTÍNUO Pré Aquecimento: 500 – 800ºC O lubrificante é retirado da peça Eliminação de óxidos da mistura Sinterização: Bronze : 780 das partículas – 840º C Aço: 1050 – 1150º C Ligação metalúrgica Resfriamento : A micro estrutura do material é formada

SINTERIZAÇÃO EM FORNO CONTÍNUO

MECANISMOS DE SINTERIZAÇÃO

SINTERIZAÇÃO POR FASE SÓLIDA: “Pescoço” de ligação entre as partículas de Pó SINTERIZAÇÃO POR FASE LÍQUIDA: O material com menor ponto de fusão se liquefaz e interconecta a partícula do outro Pó.

EXEMPLOS DE USO DE SINTERIZADOS E SUA CLASSIFICAÇÃO NO MERCADO

TECNOLOGIA OU DESEMPENHO (7%) “ENGINEERED COMMODITIES” (33%) COMMODITY SATURADO (60%)

Bielas Planet ários Polias/Sincr.

Suspensão Carcaças EGR/Solen.

MBC Engr. Transf.

Flange Comp. Direção Pinhões Pivos Variador Fase Borrifador Convertidos de fundidos ou usinados AnéisSensores Cubos Produtos Engenheirados Outros produtos Fabricados sob desenho

ALGUMAS INFORMAÇÕES SOBRE DESIGN PARA VIABILIZAR A FABRICAÇÃO DE UM SINTERIZADO

DICAS BÁSICAS DE PROJETO DE UMA PEÇA SINTERIZADA • Todos detalhes da peça que estão no sentido da moldagem podem ser fabricados; •Existirá uma variação de densidade ao longo da peça, de acordo com o processo de prensagem escolhido, conforme já mostrado.

Imagem cedida por Metaldyne

TOLERÂNCIAS DE DIÂMETROS:

TOLERÂNCIAS DE PERPENDICULARIDADE:

TOLERÂNCIAS DE CONCENTRICIDADE:

TOLERÂNCIAS DE PLANICIDADE:

Peças com vários degraus demandam punções múltiplos

Peça Este tipo de ferrramental normalmente é caro!

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, Precitech, 1996 Matriz Punção 1 Puncão 2 Puncão 3 Macho

TOLERÂNCIAS DE ALTURA:

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, Precitech, 1996

TOLERÂNCIAS PARALELISMO:

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, Precitech, 1996

Múltiplos degraus com matriz com projeção (Shelf Die)

Matriz com ombro

Este tipo de ferramental é mais econômico que o anterior, porém dificulta o controle da densidade ao longo da peça

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, Precitech, 1996

1,5 mm mínimo!

Dicas de Projeto: Cantos vivos e raios

Vista de topo

Possível

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, Precitech, 1996

Preferível

Dicas de Projeto: Chanfros de M/P

W mín. = 0,125 mm W típico = 0,250 mm

Canto vivo na ferramenta causa quebra prematura!

30 ° a 45°

H

Peça

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, Precitech, 1996 Punção

Dicas de Projeto: Raios / Acabamentos

Puncão Esta parede fina no punção vai fraturar rapidamente em serviço!

R R 0,25 mm típico

Evite

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, Precitech, 1996

Preferível

A linha de junção pode ser eliminada por tamboreamento posterior, caso necessário

Dicas de Projeto: furo cego

Evite Preferível

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, Precitech, 1996

Preferível

Dicas de Projeto: Rebaixos

Deve ser usinado

Evite

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, Precitech, 1996

Preferível

Dicas de Projeto:

Saídas / Conicidade

2º min

Evite

7º min

Preferível

Se possível, colocar raios

Evite

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, Precitech, 1996

Preferível

COMPARAÇÃO ENTRE O SINTERIZADO E OUTROS PROCESSOS

SELEÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA, TIPO DE PÓS, E SISTEMA DE MISTURA

M/P COMPARADA COM OUTROS PROCESSOS: RESISTÊNCIA MECÂNICA

AÇOS RÁPIDOS SINTERIZADOS AÇOS SINTERIZADOS FORJADOS AÇOS FORJADOS AÇOS USINADOS AÇOS SINTERIZADOS FERRO FUNDIDO NODULAR LIGAS FUNDIDAS DE COBRE FERRO FUNDIDO CINZENTO LIGAS FUNDIDAS DE ALUMINIO LIGAS FUNDIDAS DE ZINCO PLÁSTICO MOLDADO POR INJEÇÃO

MPa 0 500 1000 1500 2000

Alta Média

M/P COMPARADA A OUTROS PROCESSOS Forjados Estampados Fundidos

Sinterizados

Baixa

Plásticos

Muito Pobre Pobre Média Boa Tolerâncias Muito boa

RESISTÊNCIA AÇOS SINTERIZADOS x CONVENCIONAIS 1500 1350 1200 Aço Rápido 1050 900 750 600 450 300 150 Fe Aço Liga Aço Carbono FoFo Nodular FoFo Cinzento 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 Sinterizado Trabalhado

Densidade-g/cc

M/P Comparada a outros processos

NORMAS RELACIONADAS À M/P

As normas para materiais sinterizados necessárias para fabricação e contém informações caracterização do produto, quais sejam: Composição química do material: %Ferro, %Cobre, % Carbono...

-Propriedades físicas : Densidade, condutibilidade elétrica, … -Propriedades mecânicas impacto, alongamento, : Dureza, resistência à resistência à fadiga, ...

ruptura, resistência ao -Propriedades magnéticas Permeabilidade : Força magnética, … coerciva, Indução magnética,

NORMAS RELACIONADAS À M/P

MPIF – EUA (é a norma mais utilizada atualmente) SAE - EUA ASTM - EUA DIN (SINT) - Alemanha JIS (Japão ) BS (Grã Bretanha) ISO - (Internacional) EN (Comunidade Européia)

Fonte: MPIF35-2003

Fonte: MPIF35-2007

Norma MPIF35

Fonte: MPIF35-2007

MUITO OBRIGADO!!!

PERGUNTAS SERÃO RESPONDIDAS ANTES DO INTERVALO PARA O CAFÉ

Etapas do Processo Mistura Feita com base na especificação do material definido para peça.

- Os componentes da mistura, todos na forma de pó, são pesados e colocados no misturador de forma a obter uma mistura homogênea.

- Adiciona se também um pó lubrificante necessário na etapa de compactação. Este pó evita que o ferramental seja desgastado e facilita a compactação e a extração da peça.

Misturadores Duplo - Cone Os modelos mais usados são: “Y”