Caracterização de pós metálicos para processos de fabricação não convencional

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Data
2021-08-04
Autores
Oliveira, Leticia Bessa Leite de [UNIFESP]
Orientadores
Zucarelli, Tiago Alegretti
Tipo
Trabalho de conclusão de curso de graduação
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Resumo
Os processos tradicionais de usinagem exigem muitas operações de transformação para a obtenção de peças com geometrias complexas, gerando grande quantidade de cavaco e baixa produtividade. A metalurgia do pó, em contrapartida, destaca-se em razão da autonomia tecnológica e econômica para produzir uma grande quantidade de peças com geometrias complexas e máximo aproveitamento da matéria prima. Essa tecnologia consiste, em linhas gerais, na compactação de pós em moldes metálicos e consolidação da peça através da sinterização. A peça sinterizada possui o formato do molde, bom acabamento superficial, propriedades mecânicas e composição química controladas. O objetivo do presente trabalho corresponde à caracterização de pós metálicos para processos de fabricação não convencional, a partir de uma mistura de pós metálicos com composição química similar à da superliga Inconel 600. O material estudado resultou da mistura dos pós metálicos de níquel, cromo e ferro, os quais foram caracterizados individualmente quanto a sua morfologia, tamanho de partícula e composição química. Após a mistura, as amostras foram obtidas através da compactação uniaxial (obtenção de forma) e isostática (aumento da densidade), sendo posteriormente sinterizadas. Foi realizada a caracterização através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica (MO). Em relação à morfologia: o pó de níquel apresentou menor granulometria, baixa escoabilidade e tendência de aglomeração, partícula porosa ou esponjosa; o pó de ferro apresentou granulometria intermediária, boa escoabilidade e baixa tendência de aglomeração, partícula arredondada e esférica; o pó de cromo apresentou maior granulometria, boa escoabilidade e homogeneidade, baixa tendência de aglomeração, partícula arredondada e alongada. Segundo a microscopia eletrônica, a melhor temperatura de sinterização foi 1200 °C, pois resultou em melhor relação entre a quantidade de empescoçamento nos pontos de contato das partículas e densificação. A análise microestrutural óptica indicou também a temperatura de 1200 °C como mais adequada, onde houve melhor homogeneidade da matriz, difusividade, coalescência e adesão das partículas.
Traditional mechanical processes require multiple transformation operations in order to obtain products with complex geometries, generating with low productivity large amounts of chips. Powder metallurgy, on the other hand, stands out due to its technological and economic autonomy to produce many products with complex geometries and maximum use of the raw material. Powder metallurgy technology generally consists of compacting powders in metal molds and consolidating the piece through sintering. The sintered piece has the shape of the mold, good surface finish, controlled mechanical properties and chemical composition. The objective of the present work corresponds to the characterization of metallic powders for non-conventional manufacturing processes, from a mixture of metallic powders with a chemical composition similar to the Inconel 600 superalloy. The material used was made by the powder combination of nickel, chromium and iron, which were individually characterized as to their morphology, particle size and chemical composition. After mixing, the specimens were obtained through uniaxial (shaping) and isostatic compaction (density increase), being sintered. Afterwards, the characterization was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (MO). Regarding the mophorlogy: nickel powder had smaller particle size, low flowability and tendency to agglomeration, porous or spongy particle; the iron powder showed intermediate particle size, good flowability and low tendency to agglomeration, rounded and spherical particle; the chromium powder had greater particle size, good flowability and homogeneity, low tendency to agglomeration, rounded and elongated particle. According to electron microscopy, the best sintering temperature was 1200 °C, as it resulted in a better relationship between the amount of thickening at the contact points of the particles and densification. The optical microstructural analysis also indicated the temperature of 1200 °C as the most suitable, where there was better matrix homogeneity, diffusivity, coalescence and particle adhesion.
Descrição
Citação
OLIVEIRA, LETICIA BESSA LEITE DE. Caracterização de pós metálicos para processos de fabricação não convencional. Trabalho de conclusão de curso. Instituto de Ciência e Tecnologia - Universidade Federal de São Paulo, 2021.