Desenvolvimento de aços autolubrificantes via compactação de pós granulados

Abstract

O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de aços com baixo coeficiente de atrito via metalurgia do pó através de uma rota de processamento que unisse as características metalúrgicas próximas aos aços produzidos por metalurgia do pó via injeção (MPI) com a facilidade e o custo do processo de fabricação via compactação de pós. Assim neste trabalho estudou-se uma rota de granulação de pós, utilizando a matéria prima empregada na MPI e um aglomerante orgânico para formar os grânulos. Os ligantes orgânicos estudados foram a parafina (PW) e o Etileno-Acetato de Vinila (EVA), e devido as características dos polímeros e dos pós empregados, o ligante que apresentou melhores resultados foi o EVA, que manteve os grânulos formados durante o manuseio dos pós granulados. A composição da liga estudada foi Fe+0,6C+3SiC, devido aos melhores resultados encontrados em trabalhos anteriores realizados no Laboratório de Materiais da UFSC. No presente trabalho, foi avaliada a influência do tamanho médio das partículas de ferro e de carboneto de silício (SiC), e as diferenças estruturais do material ao adicionar o polímero como agente formador de grânulos. Os pós inicialmente misturados em um misturador do tipo "Y" foram granulados via granulação a tambor, devido a escala laboratorial em que foi feito o trabalho. Assim que os processos de preparação dos pós foi concluído, partiu-se para a etapa de compactação e sinterização em ciclo único de extração de aglomerante e sinterização dos componentes. As peças foram submetidas a análises materiolográficas, mecânicas e tribológicos onde pode ser verificado que o objetivo do trabalho foi alcançado, as peças produzidas via compactação de pós granulados alcançaram resultados próximos aos resultados da liga de mesma composição produzida via MPI, com um tempo de processamento e custo próximo ao da metalurgia do pó via compactação.<br>

Abstract : The aim of this work was the development of powder metallurgy steels with low friction coefficient made by a new route. It is join metallurgical characteristics of steels produced by powder injection molding (MPI) with facilities and cost of the manufacturing process for compaction powders. In this work, it was studied the granulation of powders using the raw material used in the MPI and organic binder to form the granules. The organic binders studied were Paraffin Wax (PW) and Ethylene-Vinyl Acetate (EVA), and due to the characteristics of the polymers and the powder employed, the binder which presented better results was EVA, which retained the granules formed during the handling until the forming. The alloy composition studied was Fe +0.6 C +3 SiC, due to better results found in previous studies conducted in the Laboratory of Materials of UFSC. In the present study, we evaluated the influence of the average particle size of iron and silicon carbide (SiC), structural differences and with polymer as granulate agent. The powders were initially mixed in a Y-type mixer and they were granulated by tumbling granulation. Once the process has completed, it started the preparation of the compaction powders and sintering in a single cycle of binder removal and sintering of the components. The pieces were metallurgical, mechanical and tribologically analyzed and the aim of the work was achieved. The parts produced via granulated powders compaction achieved similar results to the results of the same alloy composition produced via MPI, with a processing time and cost close to the powder metallurgy via compaction.