Download or read book Estudio de la tecnolog a de Sinterizado por Resistencia El ctrica ERS y caracterizaci n metal rgica de las piezas obtenidas written by Antoni Dolz Ripollés and published by . This book was released on 2019 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: En la industria de la fabricación de herramientas de corte, uno de los materiales más utilizados en los últimos años ha sido el carburo cementado o metal duro (WC-Co) y uno de los procesos de fabricación para la conformación de estas herramientas ha sido la pulvimetalurgia o metalurgia de polvos. La pulvimetalurgia es una técnica de fabricación de piezas a partir de materiales en polvo. El más utilizado es el polvo metálico, aunque también se usan polvos cerámicos o poliméricos. El método de procesado que se utiliza con más frecuencia en la industria comienza por la compactación en frío del polvo metálico dando forma a la pieza o compacto en verde. A continuación, se aplica un sinterizado en el horno del que resulta la pieza definitiva o casi definitiva. Sin embargo, la tecnología actual presenta algunas deficiencias. Por este motivo se experimentan alternativas que optimicen alguna fase del proceso como el uso directo de la electricidad en lugar del horno en el proceso de consolidación de los polvos metálicos y cerámicos. Existe una gran diversidad de posibilidades y modalidades que se caracterizan por el uso de corriente eléctrica como medio de consolidación. Se pueden agrupar bajo el nombre genérico Electrical Current Activated / Assisted Sintering (ECAS). El uso de corriente eléctrica implica un aumento considerable en la velocidad del proceso y, por lo tanto, una reducción de los costes de fabricación, pero también se produce un aumento del consumo energético y un coste inicial mayor por la inversión en la maquinaria adecuada. El presente trabajo de investigación se orienta al estudio de una de estas técnicas de procesado rápido por descarga eléctrica: Electrical Resistance Sintering (ERS). El ERS es un proceso, en investigación, de sinterizado por resistencia eléctrica que efectúa una descarga de bajo voltaje y alta intensidad a través del polvo metálico, a la vez que este es sometido a una presión mecánica axial. Este método pulvimetalúrgico no convencional está incluido dentro de los procesos ECAS ultrafast, es decir, proceso de sinterizado muy rápido mediante campos eléctricos. A diferencia del método convencional, el proceso ERS ofrece una elevada densificación y un tiempo breve de procesado sin necesidad de atmósfera inerte o cámaras de vacío. Las modalidades ECAS se utilizan desde hace tiempo, aunque el proceso experimental aún no ha sido teorizado completamente pues los estudios existentes no abordan todos los aspectos relevantes. Las mayores carencias se encuentran en la modelación del proceso, muy breve, en ocasiones de unos microsegundos; y en la no existencia de ecuaciones que simplifiquen de forma correcta el comportamiento del polvo a nivel térmico, eléctrico o de densidad. Por lo que se refiere al modelado, las partículas metálicas presentan una delgada capa de óxido, de algunos nanómetros, a su alrededor. Esta capa dificulta en gran manera el modelado de las propiedades generales, especialmente las de naturaleza eléctrica, de los agregados de polvo. Un mayor avance en el modelado teórico y la posibilidad de simular el proceso sería muy deseable, pues permitiría un mayor control de las variables implicadas (campo de temperaturas, campo de porosidades, campo de tensiones...), así como la elección de los valores adecuados y óptimos para los parámetros de procesado (intensidades y tiempos de paso, fuerza de compresión...). El Departamento de Investigación de la empresa AMES PM Tech Center viene trabajando en esta línea desde hace años bajo los proyectos EFFIPRO (Energy Efficient Manufacturing Process of Engineering Materials) entre setiembre de 2013 y diciembre de 2016 y FASTRAM (Upscaling of FAST sintering processes for the substitution of critical materials: W and Co) desde abril de 2017, en el que trabaja actualmente. En este contexto se incluye y desarrolla este Trabajo Fin de Grado, que se beneficia de los avances logrados por este grupo en este campo al tiempo que coopera en los trabajos de simulación computacional para la optimización del proceso. Además de la ya mencionada simulación computacional para la optimización del proceso, las principales líneas de investigación para el desarrollo e implementación de la tecnología ERS seguirán siendo la reducción del tiempo de sinterizado, la optimización de los materiales usados tanto en las matrices y punzones como en los polvos metálicos, el control del proceso mediante sondas y sensores, la realimentación de la fuente de suministro, la automatización del proceso y el procesado en serie... Para avanzar en dicha simulación y optimización, la metodología seguida en este trabajo ha sido: primero, adquirir los conocimientos básicos que rigen el comportamiento del proceso mediante la lectura y estudio de las distintas publicaciones relacionadas con esta tecnología, y segundo, mediante el uso de software especializado, analizar y describir el comportamiento del polvo metálico en diferentes simulaciones y casuísticas. La aportación del presente trabajo consiste en la recopilación de los problemas encontrados y la comunicación a la empresa de las soluciones o mejoras efectuadas para optimizar el proceso. Los resultados obtenidos de densificación y dureza en las distintas piezas realizadas evidencian que el proceso ERS presenta una gran proyección a nivel industrial. Sin embargo, las dimensiones de las piezas obtenidas y los costes de producción siguen manteniéndose lejos de los valores deseados. Este hecho recalca la importancia de profundizar en el estudio teórico del problema. Respecto a las principales relaciones que rigen el comportamiento del polvo metálico durante el sinterizado, destaca, pero no sorprende, que tanto la dureza como la conductividad eléctrica, dos de los parámetros principales de estudio para el proceso ERS, aumentan a medida que disminuye la porosidad del material. Procurar una mejor densificación de las piezas, previamente a la descarga eléctrica, supone una notable mejora en las propiedades y características de la pieza final, así como una reducción del coste de producción. Finalmente, se ha podido mejorar y optimizar la fase de sinterización del proceso ERS implementado por el Departamento de Investigación de AMES PM Tech Center, tanto mediante la aplicación de distintos pulsos eléctricos, como con la variación de la presión durante esta fase.