El laminado en polvo es un proceso de conformado de metales en el que se incorporan los principios de la pulvimetalurgia y el laminado de chapas para formar una banda continua directamente a partir de polvos metálicos. Los polvos se compactan entre rodillos que giran en sentido contrario hasta formar una banda verde y, a continuación, se sinterizan por debajo del punto de fusión para obtener una unión metalúrgica y una alta densidad. El proceso evita la fusión y colada, ahorra energía, minimiza la pérdida de materia prima y permite un control estricto de la composición de la aleación y el calibre de la banda. Es especialmente prometedor en el caso del magnesio, el titanio y las aleaciones refractarias, que son difíciles de fundir o conformar mediante procesos tradicionales.
Historia del laminado en polvo
El principio de la laminación en polvo se introdujo por primera vez en 1843, con los primeros ensayos de Henry Bessemer para comprimir polvos de cobre en láminas. Este método se hizo viable en la década de 1950, cuando Naeser y Zirm203-205 informaron sobre la laminación de polvos de hierro para formar tiras continuas. Poco después, Sylvania Electric Products y la Comisión de Energía Atómica de EE.UU. lo utilizaron para fabricar láminas metálicas en componentes de reactores nucleares. En 1959, la empresa diseñó una secuencia ininterrumpida de laminado en polvo, sinterización y laminado en caliente para la fabricación de tiras de cobre y níquel. Entre los años 60 y 70 se produjo un gran avance industrial; no sólo se amplió este proceso al aluminio, sino que el temple por salpicadura de aleaciones de níquel, molibdeno y acero evolucionó hacia la formación de vidrio metálico a granel, se produjeron grandes chapas de utilidad industrial mediante laminado por pulverización que se forman por solidificación directa en un rodillo giratorio refrigerado por agua a partir de la masa fundida en forma de recubrimiento denso.
Proceso de fabricación del laminado en polvo
Normalmente, el laminado de polvo puede dividirse en cuatro etapas interrelacionadas: preparación del polvo, compactación del rodillo, sinterización y densificación posterior al sinterizado.
Preparación y mezcla de polvos
Los polvos metálicos o de aleación de gran pureza se producen por atomización, reducción química o aleación mecánica. Las características de empaquetamiento y la fuerza de unión se rigen por el tamaño de las partículas, la morfología y el estado de la superficie. Los polvos se mezclan para obtener una composición química homogénea y propiedades de flujo antes de la molienda.
Compactación por rodillos (formación de franjas verdes)
La mezcla de polvo se introduce entre un par de rodillos contrarrotantes donde se comprime para producir una lámina verde continua a alta presión. Las partículas se reorientan y deforman plásticamente y se forma un enclavamiento mecánico durante la compactación. Los parámetros variables de control (separación entre rodillos, altura de alimentación y anchura de la banda) regulan la densidad y la consistencia de la banda verde. Por ejemplo, las pruebas realizadas con una aleación de magnesio mostraron un mejor resultado con una separación entre rodillos de aproximadamente ±0,10 mm, una altura de alimentación de unos 20 cm y una anchura de banda igual a 10 cm. Una presión excesiva del rodillo puede agrietar la superficie, y una distancia de procesamiento grande puede provocar una unión insuficiente. La alimentación y los confinamientos laterales son cruciales para estabilizar la alimentación frente a gradientes de densidad y defectos en los bordes.
Sinterización
La banda compactada se sinteriza en un entorno controlado, normalmente argón o vacío, para evitar la oxidación y, posteriormente, para la unión por difusión. En los materiales compuestos a base de magnesio, la unión en las fases iniciales e intermedias se facilita mediante la sinterización a 400-550 °C, y la densificación completa se consigue mediante un método de presinterización a 550 °C, reducción en frío hasta aproximadamente 50% más o menos y sinterización final a 600 °C. La presencia de fases eutécticas Mg-Zn/Mg-Al en torno a ∼342/∼440 °C produce líquido transitorio que influye notablemente en la unión de las partículas, así como en la mejora de la densificación.
Densificación posterior a la sinterización
Para modificar aún más la microestructura y la densificación, la banda sinterizada puede relaminarse o trabajarse en frío. Esto elimina cualquier porosidad restante, mejora el acabado superficial y deja una estructura granulada uniforme. De acuerdo con la observación microestructural, se obtuvieron granos recristalizados más finos y una mayor resistencia mediante una fuerte deformación justo antes de la sinterización final.
Aplicaciones del laminado en polvo
El laminado en polvo se utiliza en una amplia gama de campos de la ingeniería que exigen chapas estrechas, homogéneas y de desarrollo.
Automoción y aeroespacial
Tiras de producción de aleación ligera de magnesio y aluminio para carcasas, componentes de transmisión, refuerzo estructural.
Equipos eléctricos y electrónicos
Fabricación de láminas de cobre, níquel y aleaciones magnéticas para conectores electrónicos, piezas de sensores y componentes de blindaje.
Filtración
Mediante laminado en polvo, chapas porosas de acero inoxidable, bronce, titanio y níquel pueden fabricarse con una permeabilidad controlada con precisión para procesos de filtración, separación y catalización.
Energía e ingeniería nuclear
Generación de bandas de aleación resistentes al calor y a la corrosión, incluidos, entre otros, los sistemas basados en Fe-Cr, Ni-Mo o Ti utilizados para intercambiadores y componentes de reactores.
Composites y revestimientos
Fabricación de materiales multicapa/de gradación funcional (por ejemplo, Cu-Ni-Cu, Al-Fe) mediante laminado en polvo y sinterización en secuencia.
Desarrollo de aleaciones avanzadas
Las aplicaciones de la investigación son la fabricación de tiras de aleación de magnesio forjado y contienen una relación resistencia/peso significativamente mejor, así como una estructura de grano fino en comparación con el magnesio fundido.
A su vez, la laminación en polvo es versátil porque también permite producir materiales magnéticos, así como aleaciones de alta temperatura e intermetálicos, lo que ha hecho que este proceso sea importante para los materiales y la fabricación modernos.
Ventajas del laminado en polvo
Entre las ventajas técnicas y económicas del laminado en polvo frente a la fabricación tradicional de chapas se incluyen:
Alto aprovechamiento de los materiales
as materias primas tienen un coeficiente de utilización superior a 95%, ya que el polvo utilizado se transforma casi totalmente en forma de banda.
Ahorro de energía y costes
Elimina la necesidad de fundir y colar, lo que reduce el consumo total de energía y los costes del proceso.
Flexibilidad Diseño de aleación
Capaz de mezclar polvos elementales para obtener aleaciones o compuestos difíciles de obtener mediante fusión convencional.
Estructura uniforme Micro
La producción controlada del tamaño de las partículas y las operaciones de sinterización garantizan una distribución uniforme de la densidad a largo plazo y proporcionan estructuras de acero más limpias.
Capacidad de producción continua
Producción de grandes volúmenes de tiras metálicas, láminas y placas compuestas.
Metales difíciles de mecanizar
Ideal para materiales difíciles de mecanizar, como magnesio, titanio y aleaciones refractarias (sí, incluso los Inconels de este mundo).
Capacidad de integración
Fácilmente integrable con unión por difusión, infiltración o prensado en caliente para realizar materiales multimetálicos o funcionales de nueva generación.
En la producción moderna, el laminado en polvo llena el vacío existente entre el PM y el laminado tradicional; proporciona un procesamiento de bajo coste y repetible a pequeña y gran escala para bandas metálicas de alto rendimiento y materiales compuestos en los sectores de la automoción, aeroespacial y energético.
Somos una empresa dedicada fábrica de filtros sinterizados en China. Además de producir chapas metálicas porosas mediante el proceso de laminado en polvo, también suministramos una amplia gama de productos de filtración sinterizados, incluidos elementos filtrantes sinterizados, respiraderos sinterizados, silenciadores neumáticos sinterizados y cartuchos filtrantes sinterizados. Nuestros productos ofrecen una alta eficacia de filtración, una larga vida útil y una excelente reutilización gracias a su estructura duradera y su diseño limpiable.
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