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New approach to the manufacture of complex shaped parts

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Influencias micromecánicas en la sinterización de piezas en verde

La sinterización a alta temperatura durante la fabricación de aleaciones metálicas de polvos metálicos mejora las propiedades funcionales de las piezas destinadas a la automoción, incluyendo su resistencia mecánica y resistencia a la corrosión. Por otra parte, simulaciones precisas por ordenador de la deformación durante la sinterización podrían reducir el desperdicio de materias primas y, además, los costes globales de fabricación.

Tecnologías industriales

La tendencia actual en el procesamiento de materiales es desarrollar métodos de fabricación de productos semifinalizados. Entre las tecnologías de procesamiento aceptables desde el punto de vista medioambiental, la pulvimetalurgia se considera como la más prometedora para aprovechar al máximo el potencial económico del forjado de piezas semifinalizadas complejas destinadas a la automoción. El proyecto PM-MACH, con el apoyo del programa GROWTH del 5PM, ha desarrollado técnicas eficientes para compactar polvos metálicos introducidos en una cavidad metálica cerrada sometida a presión. Los compactados de polvo en crudo, llamados piezas «en verde», se calientan a continuación en una atmósfera protectora a alta temperatura para formar una pieza sólida con una forma próxima a la deseada. Para mejorar la precisión de las dimensiones de los compactados en crudo y minimizar las operaciones secundarias de acabado, los colaboradores del proyecto del Institut National Polytechnique de Grenoble utilizaron simulaciones por elementos finitos (EF). En combinación con las leyes constitutivas del material adecuadas, fueron capaces de describir la evolución de las características microestructurales, incluyendo la distribución de tamaños, tanto de las partículas de polvo como de los poros. Además, fue posible predecir la forma final y caracterizar las propiedades mecánicas con mayor precisión de lo que jamás se había creído posible. Más concretamente, la deformación de las piezas «en verde» durante la sinterización es altamente anisótropa como resultado de su estructura interna inhomogénea. Con este propósito, se formuló una ecuación constitutiva anisótropa basándose en la información obtenida mediante dilatometría y microtomografía por absorción de rayos X, entre otras técnicas. A pesar de que contiene diversos parámetros relacionados con el material que deben ser estimados a partir de datos experimentales, es lo suficientemente simple como para ser implementada en cualquier código de simulación de elementos finitos.

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