Los métodos de sinterización de polvos se utilizan principalmente para densificar polvos metálicos, cerámicos y de compuestos intermetálicos metálicos refractarios.
Estos métodos conducen a la formación de estructuras sólidas con las propiedades físicas y mecánicas deseadas.
El proceso consta de varias etapas que incluyen la fabricación del polvo, la mezcla, el conformado, la sinterización y el tratamiento posterior.
Existen dos tipos principales de métodos de sinterización: sinterización sin presión y sinterización con presión.
1. Sinterización sin presión
Este método consiste en calentar la mezcla de polvo compactado a una temperatura inferior a su punto de fusión.
Permite que se produzca difusión atómica a través de los límites de las partículas, fusionándolas así en una pieza sólida.
Este proceso se utiliza normalmente para materiales con puntos de fusión elevados, como la alúmina, el carburo de boro y el wolframio.
Alcanzar el punto de fusión es poco práctico o innecesario para estos materiales.
2. Sinterización a presión
Consiste en aplicar presión externa durante el proceso de sinterización.
Mejora la densificación y las propiedades mecánicas del producto final.
Existen tres formas principales de sinterización bajo presión:
2.1 Prensado isostático en caliente (HIP)
Este método utiliza altas temperaturas combinadas con presión isostática de gas para conseguir una alta densidad y uniformidad en los materiales sinterizados.
2.2 Prensado en caliente (HP)
Aquí se utiliza la aplicación simultánea de calor y presión uniaxial para consolidar el polvo.
De este modo se consigue una rápida densificación y se reducen los tiempos de sinterización.
2.3 Sinterización por presión de gas (GPS)
Esta técnica consiste en sinterizar bajo una atmósfera de gas inerte a presiones elevadas.
Ayuda a prevenir el crecimiento de grano y a mejorar las propiedades mecánicas de las piezas sinterizadas.
3. Etapas del proceso de sinterización
El proceso de sinterización propiamente dicho puede dividirse en tres etapas:
3.1 Composición del polvo de sinterización
La etapa inicial consiste en seleccionar y mezclar los polvos metálicos adecuados para conseguir las propiedades deseadas del producto final.
3.2 Compactación de los polvos metálicos
A continuación, los polvos mezclados se compactan para darles la forma deseada mediante métodos como el prensado o el moldeo por inyección.
3.3 Calentamiento de los materiales de sinterización
Los materiales compactados se calientan a temperaturas elevadas en atmósferas controladas (inertes, reductoras u oxidantes) para facilitar la difusión atómica y la unión entre partículas.
4. Impacto del método y las condiciones de sinterización
La elección del método y las condiciones de sinterización influye significativamente en las propiedades finales del producto sinterizado.
Estas propiedades incluyen la porosidad, la densidad, la resistencia y la dureza.
Factores como la temperatura de sinterización, el tiempo y las características del polvo utilizado son cruciales para determinar la calidad y el rendimiento de los materiales sinterizados.
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