Simulación y fabricación de piezas pulvimetalúrgicas mediante consolidación eléctrica con corriente de media frecuencia

Abstract

Objetivos: La Tesis se centra en el desarrollo y simulación de una nueva tecnología de consolidación pulvimetalúrgica rápida aplicable a polvos metálicos. Para lograr la rapidez deseable se propone una modalidad de consolidación eléctrica que aprovecha la tecnología de media frecuencia, empleada ya con éxito en el campo de la soldadura. Los objetivos concretos que se persiguen con el trabajo que se va a llevar a cabo son: Desarrollo de una máquina de sinterización por resistencia eléctrica de media frecuencia (SRE-MF) partiendo del novedoso equipamiento desarrollado para las aplicaciones de la soldadura por resistencia de media frecuencia. El desarrollo será a escala de laboratorio, y para la etapa de potencia de 100 kVA y 1500 daN; Fabricación de piezas de distintos materiales (polvos de hierro, aluminio y ní-quel); Simulación del proceso de SRE-MF con el objetivo principal de conocer la dis-tribución de temperaturas dentro de los compactos; información que es completamente inaccesible desde el punto de vista experimental. En el capítulo 1se recoge una breve introducción al área de in-vestigación en la cual se enmarca esta Tesis, así como los objetivos principales del trabajo desarrollado. En el Capítulo 2 se describe el fundamento teórico del método de fabricación de pie-zas en el que se ha trabajado para el desarrollo de esta Tesis, basado en la sinterización por paso directo de corriente eléctrica empleando media frecuencia, SRE-MF. Además de una breve descripción de la evolución histórica de estas técnicas, se explican las características básicas que diferencian esta novedosa técnica de consolidación de polvos metálicos del resto de métodos de sinterización empleando corriente eléctrica. Asimismo, se describe el modelo teórico adoptado para llevar a cabo las simulaciones del proceso. En el Capítulo 3 se explica con detalle el equipo utilizado para realizar las experien-cias. Además de la descripción de la máquina de soldadura empleada, se explican las modi-ficaciones llevadas a cabo sobre esta para adaptarla a la técnica de SRE-MF, y el conjunto de elementos adicionales empleados para la ejecución de las experiencias. El conjunto de procedimientos experimentales seguidos para el trabajo desarrollado en esta Tesis se describe en el Capítulo 4. En primer lugar, se detallan las técnicas emplea-das en la caracterización de los polvos empleados como material de partida. Por otra parte, se describe el protocolo seguido para la realización de experiencias SRE-MF, así como la caracterización llevada a cabo para los compactos obtenidos mediante esta técnica de con-solidación. El Capítulo 5 describe las características principales de los materiales de partida: cuatro tipos de polvos metálicos, elegidos para la realización de las experiencias de SRE-MF de esta investigación. Además, se incluye la descripción del material empleado para la lubricación de la matriz en las experiencias de sinterización. En el Capítulo 6 se recogen y discuten los resultados obtenidos para todas las expe-riencias de SRE-MF, llevadas a cabo con cada uno de los materiales de partida: polvos de hierro, aluminio y níquel. En primer lugar, se describen las condiciones de las experiencias realizadas con cada uno de los polvos. A continuación, se explican los resultados obtenidos en cada una de ellas, tanto el comportamiento del polvo durante su proceso de consolida-ción, como las propiedades del compacto final. Por último, se recogen los resultados de la serie de simulaciones llevadas a cabo. Y, finalmente, en el Capítulo 7 se resumen las conclusiones a las que se ha llegado tras el análisis y discusión del conjunto de resultados obtenidos en el presente trabajo