Metalurgia del polvo de tungsteno - compactación

El polvo de tungsteno se consolida en un compacto por dos vías principales: prensado en troqueles rígidos (prensado uniaxial) y prensado isostático en moldes flexibles (compactación bajo presión hidrostática). Otras técnicas, tales como laminación en polvo, extrusión en frío, compactación explosiva, moldeo por deslizamiento, compactación vibratoria o moldeo por inyección de metal, no han adquirido importancia industrial.              El polvo de tungsteno no es fácil de compactar debido a su dureza relativamente alta y su deformación difícil. Sin embargo, en la mayoría de los casos la compactación se realiza sin lubricante para evitar cualquier contaminación por el aditivo. Los compactos resultantes son generalmente suficientemente resistentes para que puedan ser manipulados sin romperse. Para el mecanizado de la pieza, "debe ser previamente sinterizado.

1.1 Prensado por troquelado. El prensado de polvos en matrices rígidas se realiza en prensas mecánicas o hidráulicas. La presión se aplica desde la parte superior, o desde la parte superior e inferior (prensas de doble acción). Los troqueles y punzones están hechos de acero para herramientas de alta velocidad o (más raramente) de metal duro. Las prensas mecánicas (fuerzas de presión de hasta 1 MN) se utilizan para piezas pequeñas y altas tasas de producción. Permiten un mayor grado de precisión dimensional y son adecuados para la automatización de procesos. Las prensas hidráulicas se utilizan principalmente para preformas simples. Las prensas grandes con una fuerza de prensado de hasta 30 MN (3000t) se utilizan para prensar las placas que se van a laminar a la chapa. El tamaño y la forma del compacto están limitados por la capacidad de la prensa y también por la geometría de la pieza.           

Debido a la fricción entre el polvo y la pared de la matriz y la naturaleza de la distribución de la carga dentro de la matriz, la densidad de prensado no es la misma en todo el compacto. Esto es más pronunciado para piezas grandes y grandes alturas de pieza y puede conducir a la formación de grietas y / o distorsión del comprimido compactado durante la sinterización. Por lo tanto, las partes grandes y críticas son comúnmente prensadas isostáticamente.          

 Las presiones de compactación típicas están en el rango de 200-400 MPa (2-4 t / cm2) pero pueden llegar a 1000 MPa (usando matrices y punzones de metales duros). La densidad verde (densidad compacta) está en el rango del 55-65% de la densidad teórica (75% como máximo) y depende de la presión aplicada, tamaño de partícula, distribución de tamaño, forma de partícula y tamaño del compacto. Existen varias ecuaciones teóricas que relacionan la densidad verde y la presión aplicada, pero en la práctica se utilizan relaciones empíricas.          

 La relación entre el tamaño medio de partícula y la densidad verde, así como la resistencia a la compresión de los compactos se muestra en la Fig. 5,31 para una presión constante. Aunque la densidad verde aumenta a medida que el tamaño medio de la partícula varía de 1 a 9 μm, la resistencia a la compresión presenta un máximo, entre 3 y 61 μm. Este máximo corresponde al intervalo de tamaño de partícula preferido para la mayoría de los compactos de tungsteno.           

1.2 Prensado isostático en frío. En el prensado isostático, el polvo se introduce en moldes filexibles de caucho o elastómeros y se somete a presión hidrostática. La presión está comúnmente en el intervalo de 200 a 400 MPa. Como resultado de la presión uniforme, se logra una uniformidad mucho más alta en la densidad. El prensado isostático ha ganado mucha importancia durante los últimos 30 años, ya que ofrece varias ventajas más importantes en comparación con el prensado rígido:

* Baja presión requerida para una cierta densidad verde.
            Mayor resistencia de los compactos.
            * Más libre elección en la dimensión (relación de diámetro a longitudes).
            * Se pueden presionar piezas con contra muescas y ángulos reentrantes.
            * Se pueden producir tubos de paredes delgadas.
            * Las piezas muy grandes se pueden compactar.

          

El control dimensional menos preciso y una tasa de producción mucho menor son las dos principales desventajas.           

El prensado isostático se lleva a cabo mediante dos técnicas diferentes: prensado en bolsas húmedas o prensado en bolsas secas. En el prensado de bolsas húmedas, el polvo se llena en moldes flexibles que están sellados fuera del recipiente de presión. Varios moldes (de la misma forma o de forma diferente) se sumergen entonces en un fluido, más comúnmente agua, y la presión se aplica isostáticamente. El prensado en mochila es la técnica más común para producir forja o laminado, donde una densidad verde uniforme y alta es más importante que el control dimensional. Sin embargo, el prensado de bolsas húmedas también se utiliza para geometrías más complejas e incluso piezas de forma casi red. El tamaño de la pieza está limitado por el tamaño del recipiente a presión. Los lingotes de tungsteno de hasta 1000kg se producen a través de prensado en mochila.             

En el prensado de bolsas secas, el molde elastomérico se fija en el recipiente a presión. El molde se deposita con polvo y se sella con una placa de cubierta. Entonces se aplica presión entre el molde y la pared del recipiente. Después de la liberación de presión, se retira la cubierta y se retira la pieza. Entonces el procedimiento comienza otra vez. Los recipientes a presión con placa superior e inferior están en uso y permiten una extracción más rápida del compacto.           

El prensado en seco se utiliza para formas de muestras, como tapones, y altas tasas de producción (producción en masa). Sin embargo, sólo se puede presionar un compacto (con una forma específica) a la vez.

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