- Produzione delle polveri
- Pressatura delle polveri
- Aggiunta di lubrificante
- Sinterizzazione
2.1 La composizione chimica, le dimensioni, la purezza e la struttura superficiale delle polveri utili a fabbricare prodotti sinterizzati, ne determinano le caratteristiche e la qualità. Esistono svariati metodi per la realizzazione di polveri. Un metodo è la decomposizione di un composto metallico per riduzione d’ossido tramite agenti riducenti quali idrogeno carbonio ecc…Alcuni metalli si possono invece far precipitare in forma di polvere per spostamento da una soluzione acquosa di un loro sale. I vapori di metalli facilmente volatili possono invece essere fatti condensare su superfici fredde. Oltre che per via chimica, si può intervenire per via meccanica atomizzando una vena liquida di metallo tramite un getto di vapore o gas. Le goccioline del fuso, si solidificano rapidamente e sedimentano come polveri in appositi raccoglitori dove sono ulteriormente essiccate.
2.2 Esercitando una pressione i grani vengono a trovarsi sempre più a stretto contatto riducendo la porosità. La densità apparente aumenta progressivamente e per pressioni sufficientemente elevate è possibile estrarre dallo stampo un oggetto non più incoerente, ma maneggiabile.Se le dimensioni trasversali del pezzo sono grandi in confronto alla sua altezza, si può ritenere che la pressione del punzone sia la stessa in ogni punto. Questo non è più vero nel caso di geometrie particolari dove l’attrito sui bordi laterali del pezzo crea delle differenze di densità e quindi localmente di proprietà fisiche dopo sinterizzazione.
2.3 Per ovviare a quest’inconveniente si aggiunge alla pasta una quantità di lubrificante non superiore al 4% che garantisce un miglior scorrimento mutuo dei grani e quindi una maggiore omogeneità e densità. L’efficacia del lubrificante dipende dalla quantità che ne viene usata e dalla geometria dei grani; più i grani sono irregolari e minore sarà l’effetto ottenuto a causa dell’attrito e degli incastri fra particelle. Parimenti, anche una quantità troppo elevata di lubrificante provoca effetti indesiderati come rigonfiamenti delle superfici durante sinterizzazione o addirittura densità dei pezzi inferiore a quelli pressati senza. Sempre efficace risulta invece la lubrificazione degli stampi che favorisce una più omogenea distribuzione delle pressioni e quindi della densità.
2.4 Il processo di sinterizzazione consiste nel riscaldare la polvere pressata ad una temperatura pari ad almeno 2/3 della temperatura di fusione. Nelle zone di contatto dei grani si verifica allora un riassetto atomico che porta a reticoli regolari e quindi a mutua saldatura con riduzione degli interspazi e conseguente aumento della resistenza meccanica, della conducibilità elettrica e termica e della densità apparente. La densità del sinterizzato è sempre inferiore a quella ottenibile per solidificazione del metallo fuso, almeno di non operare una pressatura a caldo che favorisce l’evaporazione del lubrificante e limita le luci fra le particelle. L’intera fase del processo si esegue in atmosfera controllata o riducente per evitare l’ossidazione della polvere o fenomeni di piroforicità.
2.5 Generalmente i pezzi sinterizzati sono da considerarsi finiti, tranne che per alcune applicazioni in cui bisogna garantire determinate caratteristiche o tolleranze. In questi casi si ricorre ad ulteriori passaggi come quelli riportati qui di seguito.
Ripressatura: serve a garantire una maggiore densità atta a migliorare le proprietà fisiche e meccaniche ed è seguita da una nuova fase di sinterizzazione.
Coniatura: permette di migliorare la precisione geometrica con piccole modifiche e senza alterare la densità.
Calibratura: mediante azione meccanica si raggiungono le tolleranze dimensionali desiderate.
Sintero-Forgiatura: si producono particolari metallici da pezzi stampati a caldo.
Infiltrazione: permette di saturare i pori superficiali del pezzo sinterizzato. Mettendo a contatto l’oggetto da infiltrare con un metallo fuso (a minor T di fusione), le porosità vengono riempite per capillarità portando ad un prodotto stagno con proprietà di resistenza a fatica migliori.
Tempra: il processo di tempra è simile a quello applicato ai manufatti compatti, con l’unico accorgimento di adottare velocità di raffreddamento minori per evitare distorsioni o rotture dovute alla presenza dei pori che producono forti gradienti termici.
Impregnazione: consiste nel colmare le microporosità con oli lubrificanti ottenendo per esempio i cuscinetti autolubrificanti. Questi ultimi, in esercizio, con l’aumento della temperatura a causa degli attriti, liberano il lubrificante favorendo i movimenti. Una volta che il meccanismo si arresta, l’olio diminuisce di volume a causa del raffreddamento e viene riassorbito per capillarità nei pori. L’utilizzo dei cuscinetti autolubrificanti è indispensabile in tutti i casi dove si vuole assicurare efficienza per tempi prolungati senza bisogno di manutenzione continua.
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