El lubricante de grafito se aplica a las paredes del molde principalmente para combatir la intensa fricción generada durante la compactación a alta presión del polvo de titanio. Al compactar a presiones tan altas como 1.6 GPa, se desarrolla una fricción significativa entre el polvo y el molde de acero endurecido. El grafito actúa como una barrera crítica, evitando que las partículas de titanio se "suelden en frío" al acero, protegiendo las herramientas del desgaste y asegurando que la pieza pueda ser expulsada sin daños.
Al reducir la fricción en la interfaz, la lubricación con grafito garantiza una distribución uniforme de la presión dentro del compactado de titanio, previniendo gradientes de densidad y defectos superficiales, al tiempo que prolonga la vida útil del equipo de moldeo.
La mecánica de la fricción y la protección de herramientas
Prevención de la soldadura en frío
El polvo de titanio es altamente reactivo bajo presión. Sin una barrera lubricante, la inmensa fuerza de 1.6 GPa puede hacer que las partículas de titanio se adhieran a las paredes del molde de acero endurecido.
Creación de una barrera protectora
Este fenómeno de adherencia se conoce como soldadura en frío. El grafito previene esta adhesión química y física, asegurando que el polvo permanezca distinto de la superficie del molde.
Preservación de la vida útil de la herramienta
La reducción de la fricción protege los punzones y las paredes de la matriz de una degradación rápida. Al minimizar el contacto abrasivo, el grafito prolonga la vida operativa de las costosas herramientas de moldeo.
Mejora de la calidad y uniformidad de la pieza
Mejora de la transmisión de presión
La alta fricción en las paredes absorbe la energía aplicada por la prensa. El grafito reduce esta pérdida, permitiendo que la fuerza de prensado se transmita eficazmente a lo largo de la columna de polvo.
Minimización de gradientes de densidad
Cuando la presión se transmite de manera uniforme, el compactado "en verde" (sin sinterizar) logra una densidad más uniforme. Esto reduce el riesgo de gradientes de densidad, donde algunas partes del componente están muy compactadas mientras que otras permanecen porosas.
Facilitación de la expulsión segura
Reducción de la resistencia al desmoldeo
El proceso no termina una vez que se libera la presión; la pieza debe ser expulsada. El grafito minimiza la resistencia necesaria para empujar el compactado fuera de la matriz.
Prevención de defectos superficiales
La alta fricción durante la expulsión puede desgarrar la superficie del compactado en verde. La lubricación adecuada previene la formación de capas o grietas en la superficie de la pieza al salir del molde.
Comprensión de los riesgos de una lubricación inadecuada
La consecuencia de la fricción
No aplicar un lubricante como el grafito no solo desgasta las herramientas, sino que compromete la integridad estructural de la pieza. Si el polvo se adhiere a la pared, la estructura interna del compactado se vuelve inconsistente.
Fallos de expulsión
Si la resistencia al desmoldeo es demasiado alta debido a la falta de lubricante, la fuerza de expulsión puede exceder la resistencia de la pieza en verde. Esto conduce a roturas inmediatas o microfisuras que arruinan el componente.
Tomando la decisión correcta para su objetivo
Para optimizar su proceso de compactación en frío en matriz, considere las siguientes prioridades:
- Si su enfoque principal es la longevidad de la herramienta: Asegure una cobertura constante de grafito en las paredes del molde para prevenir el desgaste abrasivo asociado con el contacto de titanio a alta presión.
- Si su enfoque principal es la homogeneidad de la pieza: Utilice lubricación en las paredes para maximizar la transmisión de presión, asegurando que la densidad sea consistente de la parte superior a la inferior de la pieza.
La lubricación con grafito no es simplemente un paso opcional; es un requisito fundamental para producir componentes de titanio sin defectos a altas presiones.
Tabla resumen:
| Beneficio | Descripción |
|---|---|
| Prevención de soldadura en frío | Crea una barrera entre el titanio reactivo y las paredes del molde de acero a una presión de 1.6 GPa. |
| Longevidad de la herramienta | Minimiza el desgaste abrasivo en punzones y paredes de matriz costosos, extendiendo la vida útil del equipo. |
| Distribución de presión | Reduce la fricción en las paredes, permitiendo que la fuerza se transmita uniformemente para una densidad de compactado uniforme. |
| Expulsión segura | Reduce la resistencia al desmoldeo para prevenir grietas superficiales y defectos estructurales en piezas en verde. |
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Referencias
- Tamás Mikó, Zoltán Gácsi. A Novel Process to Produce Ti Parts from Powder Metallurgy with Advanced Properties for Aeronautical Applications. DOI: 10.3390/aerospace10040332
Este artículo también se basa en información técnica de Kintek Press Base de Conocimientos .
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