GRUPO SETORIAL DE M/P

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GRUPO SETORIAL DE M/P
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PROGRAMA 0900 Metalurgia do Pó Processo,
Aspectos Ambientais, Propriedades e Viabilidade
Marco A. T. Pallini - Metaldyne 0945
Mercado, Aplicações e Estudos de Casos Lucio
Salgado - Metallum 1030 Coffee Break 1100
Tendências da Metalurgia do Pó na indústria
Automotiva Ricardo Takeo Kuwabara Mitsubishi
Motors 1145 A inovação dos materiais magnéticos
moles na indústria automotiva Henrique Lopes
Höganäs Brasil 1230 Debates
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METALURGIA DO PÓ PROCESSO, ASPECTOS AMBIENTAIS,
PROPRIEDADES E VIABILIDADE Marco A. T.
Pallini - Metaldyne
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História do uso dos metais
Em 7.700 anos eram usados apenas 12 metais
M/P 1.925
FERRO
COBRE
CHUMBO
MERCÚRIO
4000 AC
5000 AC
6000 AC
1000
2000
1000
1500
2000
1
1000 AC
2000 AC
3000 AC
Um total de 24 metais foram descobertos até 1.600
OURO
PRATA
ESTANHO
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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
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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).
• O SINTERIZADO CONTRIBUI PARA A SATISFAÇÃO DO
  CONSUMIDOR!

Necessidades do usuário final
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LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA)
Técnica para análise dos aspectos e impactos
ambientais associados ao ciclo de vida de um
produto, processo ou serviço.
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COMPARAÇÃO ENTRE IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS POR
AÇOS SINTERIZADOS E CONVENCIONAIS
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COMPARAÇÃO DO USO DE MATÉRIA PRIMA E ENERGIA
ENTRE PROCESSOS CONCORRENTES
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PROCESSO ECOLOGICAMENTE CORRETO!
Fonte LCA of Powder Metallurgy, Jan Tengzelius
Höganäs AB
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• Microestrutura
• Composição Química
• Rota de Fabricação

• Tamanho
• Forma
• Empacotamento

MISTURA DE PÓS
EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO

• Compactação (C, WC, WDC, HIP)
• Laminação
• Extrusão
• Injeção
• Aspersão

• Sinterização (C, SH, HTS)
• Forjamento

ETAPAS DO PROCESSO DA METALURGIA DO PÓ
PROCESSAMENTO
ENSAIOS

• Densidade
• Dutilidade
• Magnetismo

• Resistência
• Condutividade
• Microestrutura

PROPRIEDADES
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COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO ENTRE DIVERSOS MATERIAIS
FERRAMENTAS
AÇOS CONVENCIONAIS
SINTERIZADO FORJAD0
AUMENTO DO DESEMPENHO MECÂNICO
MIM
COMPONENTES DE ALTA RESISTÊNCIA (2C2S / WDC / WC
/ SH)
METALURGIA DO PÓ CONVENCIONAL (CS)
MANCAIS
O DESEMPENHO TEM LIGAÇÃO DIRETA COM A DENSIDADE
FILTROS
ALUMÍNIO
AUMENTO DA DENSIDADE
PLÁSTICO
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COMPONENTES DE AÇO EM GERAL
DIREÇÃO
MOTORES
-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
-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
-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
ASSENTOS
-Alavancas de ajuste -Lingüetas da
trava -Mecanismo reclinagem espaçadores
FREIOS
TRANSMISSÃO
-Anéis sensores ABS -Porca de ajuste -Ajustadores
-Trava de freio cilindro mestre -Pistões -Ins
ertos do induzido -Estatores -Induzidos -Acionador
es -Carcaça de engrenagens
SUSPENSÃO
LIMPADORES DE PARABRISA
-Anéis sincronizadores -Chavetas de
retenção -Cubo conversor de torque -Pinhões -En
grenagem planetária -Polia dentada de tração
-Trava de estacionamento
-Guia da haste -Válvula de compressão -Cilindros -
Pistões -Espaçadores -Placa de orifícios
-Acionamento -Trava excêntrica -Retentores
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FLUXOGRAMA DE PROCESSO COMPACTAÇÃO CONVENCIONAL
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ATOMIZAÇÃO COM ÁGUA ( USADO)
Variáveis

• Temperatura de fusão

j
Água alta pressão

• Pressão da água

• Ângulo de incidência

• Distância de impacto

• Diâmetro do filete

Pó atomizado
(Preto)
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TIPOS DE PÓS MAIS USADOS NA FABRICAÇÃO DE PEÇAS
ESTRUTURAIS E BUCHAS AUTOLUBRIFICANTES
- Aditivos e lubrificantes
- Pós base
Carbono Cobre Estearatos Ceras MnS Níquel Molibdên
io Estanho
Ferro Cobre Bronze Latão Inox
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TIPOS DE COMPACTAÇÃO
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EXEMPLO DE COMPACTAÇÃO
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• COMPACTAÇÃO DE PEÇAS
• Enchimento
• Compactação
• Extração

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COMPACTAÇÃO À MORNO
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SINTER FORJAMENTO
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MOLDAGEM POR INJEÇÃO
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SINTERIZAÇÃO EM FORNO CONTÍNUO
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SINTERIZAÇÃO EM FORNO CONTÍNUO
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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.
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Exemplos de Uso de Sinterizados E SUA
CLASSIFICAÇÃO NO MERCADO
COMMODITY SATURADO (60)
ENGINEERED COMMODITIES (33)
TECNOLOGIA OU DESEMPENHO (7)
Polias/Sincr.
Suspensão
Carcaças
EGR/Solen.
Bielas
Planetários
NECESSIDADES, MERCADO/CLIENTES
Comp. Direção
Pinhões
Pivos
MBC
Engr. Transf.
Flange
Outros produtos
Borrifador
Variador Fase
AnéisSensores
Cubos
Produtos Engenheirados
Fabricados sob desenho
Convertidos de fundidos ou usinados
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Algumas informações sobre design PARA VIABILIZAR
A FABRICAÇÃO DE UM SINTERIZADO
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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
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TOLERÂNCIAS DE DIÂMETROS
30
TOLERÂNCIAS DE PERPENDICULARIDADE
31
TOLERÂNCIAS DE CONCENTRICIDADE
32
TOLERÂNCIAS DE PLANICIDADE
33
Peças com vários degraus demandam punções
múltiplos
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
34
TOLERÂNCIAS DE ALTURA
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
35
TOLERÂNCIAS PARALELISMO
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
36
Múltiplos degraus com matriz com projeção (Shelf
Die)
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
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Dicas de Projeto Cantos vivos e raios
Vista de topo
Possível
Preferível
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
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Dicas de Projeto Chanfros de M/P
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
39
Dicas de Projeto Raios / Acabamentos
40
Dicas de Projeto furo cego
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
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Dicas de Projeto Rebaixos
Deve ser usinado
Evite
Preferível
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
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Dicas de Projeto Saídas / Conicidade
2º min
Se possível, colocar raios
The Powder Metallurgy Electronic Design Guide,
Precitech, 1996
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COMPARAÇÃO ENTRE O SINTERIZADO E OUTROS PROCESSOS
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SELEÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA, TIPO DE PÓS, E
SISTEMA DE MISTURA
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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
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M/P Comparada a outros processos
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RESISTÊNCIA AÇOS SINTERIZADOS x CONVENCIONAIS
1350
Resistência à Tração - MPa
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M/P Comparada a outros processos
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NORMAS RELACIONADAS À M/P

• As normas para materiais sinterizados contém
  informações necessárias para fabricação e
  caracterização do produto, quais sejam
• Composição química do material Ferro, Cobre,
  Carbono...
• Propriedades físicas Densidade, condutibilidade
  elétrica,
• Propriedades mecânicas Dureza, resistência à
  ruptura, resistência ao
• impacto, alongamento, resistência à fadiga, ...
  
• Propriedades magnéticas Força coerciva, Indução
  magnética,
• Permeabilidade magnética,

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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)
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Fonte MPIF35-2003
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PROPRIEDADES MECÂNICAS
Fonte MPIF35-2007
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Norma MPIF35
USINABILIDADE, PROPRIEDADES DE FADIGA DE CONTATO,
PROPRIEDADES APÓS FERROX, ETC....
Fonte MPIF35-2007
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• MUITO OBRIGADO!!!
• PERGUNTAS SERÃO RESPONDIDAS ANTES DO INTERVALO
  PARA O CAFÉ

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(No Transcript)
56
(No Transcript)
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VANTAGENS NO USO DA M/P
Um componente sinterizado com qualidade
comparável a um fundido ou trabalhado normalmente
é mais barato que estes. M/P tipicamente usa
mais de 97 da matéria prima original na peça
acabada Produz peças com excelente acabamento
superficial M/P é adequada a componentes com
médio/alto volumes de consumo Permite formas
intrincadas, com tolerâncias dimensionais
fechadas
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VANTAGENS NO USO DA M/P
Apresenta consistência de processo (alto Cpk), e
consequentemente baixo índice de refugos
Permite as mais variadas combinações de ligas e
consequentemente microestruturas Provê
controle da porosidade, adequada para aplicações
como filtros até componentes com densidade
teórica da liga Habilidade de formar conjuntos
utilizando peças sinterizadas com formas e/ou
composições diferentes. Produz formas complexas
que seriam impossíveis ou impraticáveis por outro
processo de transformação mecânica.
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(No Transcript)
60
(No Transcript)
61
(No Transcript)
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Compactação Isostática
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Conformação por Spray