ENGENHARIA DE MATERIAIS

A Metalurgia do pó, comumente denominada sinterização, vem a ser um processo altamente desenvolvido de manufatura de peças metálicas ferrosas e não ferrosas.

Basicamente, os pós metálicos são configurados em ferramental apropriado com posterior aquecimento sob condições controladas a temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal base para promover ligação metalúrgica entre as partículas.

Esse aquecimento, chamado sinterização, normalmente confere à massa de pó aglomerada as propriedades físicas e mecânicas desejadas. É comum, entretanto, a ocorrência de outras fases de processo que permitem alcançar valores mais rigorosos de resistência mecânica, tolerância dimensional, acabamento, etc.

Fundamentalmente, a sinterização é um processo onde a economia de material é levado ao extremo: não há geração de cavacos (os quais numa usinagem convencional podem representar até 50% do peso original da peça bruta, nem carepas e tendo ainda vantagem de controlando-se a densidade, eliminar pesos mortos indesejáveis no produto final. Mesmo levando em consideração à necessidade de operações posteriores de usinagem, uma peça sinterizada normal, usa mais de 97% de sua matéria original.

A consideração dos aspectos econômicos torna ainda mais significativos quando se fabricam peças de formas complexas, tolerância dimensionais rigorosas e grandes lotes de produção.

CARACTERÍSTICAS
Através da metalurgia do pó, consegue-se a fabricação de um componente de uso universal: os mancais auto lubrificantes. Realmente, a porosidade existente num mancal sinterizado pode ser preenchida com óleo para garantir uma lubrificação permanente entre o eixo e o mancal. É também a metalurgia do pó o único processo conhecido para a produção de determinadas ligas de altíssima dureza em condições industriais. As técnicas de metalurgia do pó possibilitam o desenvolvimento de ligas -cerâmicas (CEMET), cuja aplicação abre um horizonte ilimitado.

Além de poderem ser impregnadas com óleo para funcionarem com mancais auto lubrificantes, as peças sinterizadas podem ser impregnadas com rezinas para selar os poros interconectantes, infiltradas com ligas metálicas para se aumentar a resistência mecânica, tratadas termicamente, cromadas, niqueladas, ferróxidadas, etc…

A maioria das peças sinterizadas pesa menos de 2,5kg, embora peças com até 15kg, possam ser fabricadas. Em seu desenvolvimento inicial, a metalurgia do pó produzia peças de formas geométricas bastante simples, em contraste com a atualidade onde, por motivos principalmente econômicos, procura-se fabricar cada vez mais complexas, já que os processos convencionais tornam-nas extremamente onerosas.

ECONOMIAS EM PROCESSOS
Em vários casos práticos, tais como em eixos com excêntricos, pinhões em pontas de eixo, etc., obtêm-se os, economia significativa pela utilização de peças sinterizadas agregadas a um a peça original simples. Em situações como esta, o processo de fabricação utiliza-se dos métodos convencionais para a “peça básica” e da metalurgia do pó para a produção da “parte complexa”.

Algumas peças podem, ainda, ser feitas separadamente na compactação e, então, juntadas e sinterizadas, produzindo a peça final desejada.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

1. Reduz ao mínimo as perdas de matéria prima;
2. Facilita o controle exato da composição química desejada;
3. Elimina ou reduz operações de usinagem;
4. Possibilita bom acabamento superficial;
5. Processo produtivo de fácil automação;
6. Produtos obtidos de alta pureza;
7. Permite a utilização de características de resistência exatamente como requeridos pelo projeto.

O Processo de trefilação

A trefilação é um dos processos mais antigos de conformação de metais. O processo de trefilação consiste em deformar plasticamente uma barra ou fio metálico fazendo-o passar (a frio) por um orifício cônico (fieira) de diâmetro menor. O processo tem início com o fio-máquina, que é o material laminado a quente que não se fabrica em diâmetros menores que 5,5 mm.

Visando alívio de tensões e/ou obtenção de propriedades mecânicas específicas, aplica-se tratamentos térmicos como recozimentos intermediários nos, onde a cada passe de redução da seção transversal o material sofre um encruamento verificado pela elevação da tensão de escoamento do material que, ao atingir um certo valor, torna a trefilação impraticável.

Por outro lado, durante as etapas de recozimento, devido a fatores como temperatura, tempo de recozimento e componentes da atmosfera de recozimento, o aço adquire uma película superficial de óxido que deve ser eliminada anteriormente à trefilação, devido ao maior coeficiente de atrito correspondente quando comparada com a superfície metálica nua. O processo utilizado para eliminação da película superficial de óxido é a decapagem.

A decapagem é uma etapa também necessária entre as diversas etapas de trefilação, não somente para eliminação de óxidos, mas principalmente para obtenção de uma superfície que retenha eficientemente o lubrificante e é realizada pela passagem dos rolos de arame por sistemas mecânicos (decapagem mecânica) ou por tanques em meio químico (decapagem química).

Define-se atrito como a resistência ao movimento relativo de dois corpos em contato direto. Em processos por conformação, esse movimento ocasiona deformações plásticas, aquecimento e desgaste, o que resulta em perda de eficiência e solicitação de maior potência. Isto deve-se ao fato que as superfícies, ainda que cuidadosamente trabalhadas, quando examinadas ao microscópio, apresentam-se constituídas de saliências e reentrâncias que ocasionam interação e intertravamento superficial.

Até os dias de hoje, têm-se encontrado muitas dificuldades no estudo do atrito, e o que se faz é definir alguns modelos de atrito e realizar ensaios simplificados de fabricação para determinar coeficientes de atrito relativos às condições de processamento próximas àquelas encontradas nos processos de conformação. Apesar de ainda não ter sido desenvolvida uma teoria de trefilação suficientemente rigorosa, foram propostas algumas soluções aproximadas que são adequadas para explicar os efeitos do atrito na trefilação.