Influência da sinterização e infiltração de cobre nas propriedades de engrenagens produzidas por metalurgia do pó

Abstract

Neste presente trabalho são produzidas engrenagens planetárias de um conjunto que compõem uma caixa de transmissão de um motor de partida elétrico. Visando substituir a usinagem como método de fabricação atual, foi empregado o processo de fabricação por metalurgia do pó. Como engrenagens de um motor de partida necessitam de boas propriedades mecânicas e alta resistência ao desgaste por transformar a velocidade do eixo do motor em um grande torque, foram utilizadas duas ligas metálicas com essas características, a Astaloy 85 Mo e a Distaloy AB, ambas produzidas pela empresa Höganäs. As engrenagens foram prensadas, sinterizadas e sinterizadas com infiltração em diferentes teores de cobre com o objetivo de reduzir as porosidades e aumentar a tensão de ruptura. Então foram realizados ensaios de ruptura de compressão nas peças usinadas, sinterizadas e com infiltração. Também foi feito a medição de suas densidades, o ensaio de microdureza e a análise de microestruturas nas peças apenas compactadas (peças verde), sinterizadas e também com infiltração. Houve um aumento de dureza das engrenagens da condição verde para a sinterizada, mas quando foram infiltradas, foi observado um aumento de dureza nas engrenagens da liga Astaloy 85 Mo e diminuição naquelas produzidas com a liga Distaloy AB, quando comparadas com as sinterizadas. As peças somente sinterizadas não atingiram os valores de ruptura de compressão das usinadas, e as peças infiltradas superaram esses valores. A análise de microestruturas mostrou que as porosidades possuem efeito significativo nas propriedades mecânicas das peças. A técnica de infiltração de cobre foi eficaz para aumentar as propriedades mecânicas das engrenagens e a peça produzida com a liga Astaloy 85 Mo mais 7,5% de cobre infiltrado demonstrou ser a melhor escolha para substituir a peça usinada.

In the present work are produced planetary gears of an assembly that make up a transmission box of an electric starter motor. In order to replace machining as the current manufacturing method, the powder metallurgy manufacturing process was employed. As gears in a starter motor require good mechanical properties and high wear resistance by turning the motor shaft speed into high torque, two metal alloys with these characteristics were used, Astaloy 85 Mo and Distaloy AB, both produced. by the company Höganäs. The gears were pressed, sintered and sintered with infiltration in different copper contents in order to reduce porosities and increase the breaking stress. Then compression rupture tests were performed on the machined, sintered and infiltrated parts. It was also made the measurement of their densities, the microhardness test and the microstructures analysis in the compacted parts (green parts), sintered and also with infiltration. There was an increase in hardness of gears from green to sintered condition, but when infiltrated, it was observed an increase in hardness in Astaloy 85 Mo alloy gears and decrease in those produced with Distaloy AB alloy compared to sintered ones. Sintered-only parts did not reach the machined compression break values, and infiltrated parts exceeded these values. The microstructures analysis showed that the porosities have significant effect on the mechanical properties of the parts. The copper infiltration technique was effective in increasing the mechanical properties of the gears and the part made from Astaloy 85 Mo alloy plus 7.5% infiltrated copper proved to be the best choice to replace the machined part.