Ampliando los límites de la pulvimetalurgia del acero
La pulvimetalurgia es una técnica de fabricación de precisión que se emplea para producir en serie componentes metálicos destinados a la automoción, tales como engranajes hechos a partir de polvos de hierro y de acero al carbono. En primer lugar, el fino polvo se somete a presión en el interior de un molde rígido para obtener un material poroso, ligeramente cohesionado, llamado material en verde. El segundo paso consiste en aplicar un tratamiento térmico a una temperatura inferior a la de fusión del material en verde, durante el cual el compactado de polvo se transforma en un sólido coherente. La dureza de los materiales tratados térmicamente, que resulta de la formación de fuertes enlaces entre las partículas individuales de polvo, es una propiedad muy deseada. Sin embargo, es crucial controlarla para reducir la necesidad de llevar a cabo costosas operaciones de acabado. Con el objetivo de resolver la carencia de información detallada sobre la sinterización de los compactados de polvo de acero, los ingenieros del Instituto Politécnico Nacional de Grenoble adoptaron un enfoque innovador. Llevaron a cabo un minucioso análisis de la deformación macroscópica de los compactados de polvo de acero durante un ciclo de sinterización, a la vez que realizaban una observación tridimensional (3D) de los cambios microestructurales. Se llevaron a cabo ensayos convencionales de dilatometría sobre muestras cúbicas tomadas de barras de prueba, para realizar un seguimiento de la evolución de las tensiones tanto en la dirección de aplicación de la presión como transversalmente. Mediante microtomografía de absorción de rayos X se ha logrado comprender mejor los principales fenómenos responsables de la deformación del compactado de polvo de acero. El compactado de este polvo presentaba dos tipos distintos de poros: poros en forma de cúspide y alargados. Los alargados se detectaron en el área de contacto entre partículas de polvo, en la mayoría de los casos en posición perpendicular a la dirección de compactación. Estos poros de contacto se atribuyeron a daños microscópicos y partículas de lubricante aplastadas entre partículas de acero durante la descarga y eyección del material compactado fuera del molde. Mientras los poros de contacto se abren el compactado de polvo se esponja, y al iniciarse la sinterización el compactado se encoge, a medida que estos poros se acercan entre sí. Los futuros estudios se dirigirán a investigar el efecto de la composición del material en la deformación de los compactados de polvo metálico. La intención de los socios del proyecto PM-MACH es utilizar la información recopilada para desarrollar técnicas eficientes para mecanizar compactados de polvo antes de la sinterización, reduciendo así los costes de fabricación.
