TIINA I INGINERIA MATERIALELORCURS 9 AN I IA

CAP. 9 MATERIALE SINTERIZATESinterizarea este tratamentul termic care se desfoar n atmosfer controlat, la o temperatur mai scazut dect punctul de topire al componentului principal din pulbere. Pentru aliajele de fier, temperatura de sinterizare este cuprins de obicei ntre 1100-1150 0 C. Timpul de sinterizare este cuprins ntre 10 i 60 min. Sinterizarea este o metod de obinere a diferitelor obiecte din pulberi, prin nclzirea materialului n cuptoare pentru sinterizare sub punctul de topire al acestuia pn cnd particulele ader unele la altele. Sinterizarea se Clasificarea tehnologiilor de formare a materialelor (DIN 8580-Standard german)utilizeaz preponderent n prelucrarea materialelor ceramice dar i-a gsit loc i n alte domenii cum ar fi cel al metalurgiei pulberilor. Considernd drept criteriu de clasificare a tehnologiilor de formare, starea primar a materialului utilizat, atunci conform DIN 8580, tehnologia de obinere a pieselor sinterizate face parte din grupa D a tehnologiilor de formare a materialelor

9.1 SISTEME SINTERIZABILEn funcie de natura componenilor amestecului de pulberi (omogen, neomogen, format din metale pure, soluii solide, compui chimici), de existena unei faze lichide la sinterizare i de faptul c apar sau nu faze noi n structura final pot surveni anumite tipuri de sinterizare (tabel 1)I sistem omogen (monofazic), pulbere de metal pur, soluie solid sau compus chimic, omogenizat dpdv chimic i structural. Sinterizarea este nsoit de contracii i nu se formeaz faze noi.II amestec de componeni total insolubili n stare solid caracteristicile depind de scheletul format din granulele sinterizate ale componentului predominant i de gradul de dispersie a celuilalt component. Nu se formeaz faz lichid i nu apar faze noi.III amestec de componeni parial sau total solubili n stare solid difuzia reciproc a celor doi componeni are loc mai rapid dect autodifuzia, apoi ns mobilitatea atomilor n solu-ia solid sau compusul format este mult mai mic dect n componentul pur. Aliajul format se omogenizeaz greu. IV sisteme de sinterizare cu faz lichid apar faze noi n structur: componentul solid este insolubil sau foarte puin solubil n faza lichid structur eterogen componenii sunt solubili sistemul devine omogen dup un anumit timp de sinterizare.

I

A, , Am, BnIIA B (insolubili)A MeOIIIA B (solubili) IVA, , Am, Bn B, (lichid)

9.2 TRANSFORMRI STRUCTURALE LA PRESAREA PULBERILORProcesele eseniale ce trebuie realizate pentru obinerea produselor prin metoda agregrii pulberilor constau n formarea legturilor de consolidare a particulelor pulberii sau amestecului de pulberi utilizate ca materie prim. Aceste procese, se desfoar n mai multe etape, prezentate schematic n figura 2:Fig. 2 Principalele etape de formare a legaturilor de consolidarela realizarea produselor prin agregare de pulberi

crearea legturilor punctiforme ntre particule - astfel de legturi apar ntre particulele pulberilor metalice la simpla lor vrsare sau tasare n matriele folosite la realizarea produselor i sunt (n general) instabile, neputnd asigura gradul de consolidare necesar pentru ca produsele s-i pastreze configuratia la extragerea din matrie; creterea legturilor punctiforme i formarea suprafeelor de contact (punilor de legtur) ntre particule - aceste procese sunt declanate prin presarea pulberilor n matrie (care determina compactizarea pulberilor prin redistribuirea particulelor, deformarea plastic i sudarea ntre ele a particulelor) i sunt finalizate, prin nclzirea pulberilor presate, n cursul tratamentului termic de sinterizare, care determin creterea mobilitii atomilor particulelor pulberilor, mai ales a celor aflai pe suprafeele libere ale acestora i desfurarea intens a unor procese de difuzie; creterea cristalelor noi, sferoidizarea i diminuarea dimensiunilor porilor prin creterea germenilor formai n etapa anterioara, agregatele de pulberi capt o structur cristalin nou, ale crei cristale sunt dezvoltate ntre/peste particulele pulberilor, asigurnd consolidarea acestora i micorarea, sferoidizarea i chiar dispariia porilor

La operaia de presare , amestecul de pulberi este presat n cavitatea unei matrie (la presiuni p = 100...2000 MPa) i se transform ntr-un comprimat cu forma produsului ce urmeaz a fi realizat. TRANSFORMRI STRUCTURALE LA PRESAREA PULBERILOR

9.3 TRANSFORMRI STRUCTURALE LA SINTERIZAREA COMPRIMATELORProcesele care se desfasoara n timpul sinterizarii pot fi:

difuzia atomilor, accelerat de ridicarea temperaturii, determin consolidarea i creterea germenilor cristalini formai n zonele de contact dintre particule; difuzia atomilor, accelerat de ridicarea temperaturii, determin declanarea unor procese de recristalizare a materialului (ecruisat prin deformarea plastica la rece produs de presare) din zonele de contact ale particulelor i din interiorul acestora, care au ca efecte consolidarea legaturilor dintre particulele pulberii, sferoidizarea i micorarea porilor i finisarea granulaiei produselor; creterea temperaturii determin desfurarea unor procese chimice, care constau n reducerea peliculelor de oxizi de pe suprafeele particulelor, eliminarea gazelor i lichidelor absorbite pe suprafeele particulelor pulberii, ndepartarea produselor rezultate din reducerea, descompunerea i vaporizarea substanelor introduse la presare ca liani sau lubrifiani;

Principalii parametri de regim ai tratamentului de sinterizare sunt:

Temperatura de sinterizare Tsi Durata sinterizarii si Mediul de sinterizare

9.4 PRODUSE OBINUTE PRIN SINTERIZAREPrin sinterizare se fabric piese ca: roi dinate cilindrice sau conice, roi dinate cu dantur special, roi i came cu sector dinat pentru clichete, roi de lan, inele dinate, segmeni de piston, came, prghii, furci, manoane, cuple cu ghiare, palete de ventilatoare i turbine, corpuri de ventil, ghidaje, piese polare pentru aparate electrice, contacte electrice etc. Densitatea acestor piese este cuprinsa ntre 6,4 i 7,2 g/cm3.http://www.metalsomet.ro/sinterizate.htmln general, la piesele de mare rezisten i de precizie, solicitate dinamic, se utilizeaz presiuni de compactizare mai mari i tehnologii complexe, cuprinznd mai multe presri i sinterizari, presare la cald, impregnare cu alt metal topit, calibrare, tratamente termice i alte operaii ulterioare. Pentru piesele mai puin solicitate i fr pretenii mari de precizie, se aplic tehnologii simple constnd dintr-o singur presare i sinterizare.

PRODUSE OBINUTE PRIN SINTERIZARE

LEGEA FAZELORPRODUSE OBINUTE PRIN SINTERIZAREn domeniul pieselor pentru constructia de masini, cu precadere pentru industria automobilelor, primele realizari dateaza din anul 1921. n acel an, s-au fabricat primele lagare autolubrifiante, de catre actuala firma GKN Sinter Metals. Firma General Motors a realizat n anul 1937, prima pompa de ulei care are n constructie repere fabricate din pulberi metalice.

PRODUSE SINTERIZATE LA AUTOVEHICULE