Influencia del tipo de polvo base hierro y grafito en materiales de fricción de matriz de metal sinterizado J. Echeberria, A. M. Martínez, P. Dewisme CEIT.

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1 Influencia del tipo de polvo base hierro y grafito en materiales de fricción de matriz de metal sinterizado J. Echeberria, A. M. Martínez, P. Dewisme CEIT and TECNUN, Paseo Manuel Lardizábal 15, San Sebastián, Spain. adress: Introduccion Procedimiento Experimental Tabla1. Composición/granulometría de los polvos base Fe Los materiales de fricción basados en metal sinterizado se utilizan cuando las condiciones de trabajo son muy exigentes. Poseen una alta resistencia a la temperatura y alta conductividad térmica. El Fe se utiliza además de por su mayor temperatura de fusión, por su resistencia, dureza, ductilidad y estabilidad en caliente. Estos materiales pueden resistir temperaturas de operación de 900ºC y en casos de emergencia llegan a soportar hasta 1100ºC. El grafito puede aparecer de forma natural o sintética. Cada una de estas formas tiene una morfología singular y sus niveles de pureza varían enormemente, siendo el grafito sintético de mayor pureza que el natural, sin embargo su springback es más alto que el natural. La combinación de pureza/morfología afecta a las propiedades y desgaste de los materiales de fricción, mientras que el springback lo hace en su procesamiento. En este trabajo se ha estudiado la influencia del tipo polvo base hierro y del grafito en la densificación y propiedades de pastillas de freno de matriz de metal sinterizado base Cu/Fe para su aplicación en aerogeneradores. Se ha examinado la influencia de estos constituyentes en la compresibilidad y sinterabilidad (dilatometría/DSC), microestructura y propiedades. Tomando como formulación base (80% en peso de matriz metálica - 10% lubricantes - 10% modificadores de fricción), se fue variando la naturaleza y granulometría de los constituyentes. Se seleccionaron dos polvos base Fe y un polvo de acero de distinta granulometría (Tabla 1). Además se añadió polvo de bronce (90 Cu/10 Sn) Se estudió la adición tanto de grafito natural como grafito sintético, con distinta morfología y granulometría, así como la combinación de ambos (Tabla 2). Como componente modificador de fricción se utilizó SiO2. La mezcla se llevó a cabo en húmedo, añadiéndose ,5% de resina fenólica. El prensado se realizó a MPa. Los compactos en verde, se sometieron a un ciclo de sinterización a °C. Como paso previo se realizó un estudio de dilatometría. Tabla 2. Características de los grafitos Resultados Tabla 4: Propiedades de los materiales de fricción con matriz metálica constituida por distinto polvo base Fe . Influencia del polvo base Fe Tabla 3: Densidades teóricas y en verde de las diferentes matrices. Propiedades material fricción (10% grafito +10%SiO2): La densidad en verde y tras el sinterizado es mayor para el material de fricción con matriz metálica basada en hierro carbonilo. En todos los casos se produce una ligera la expansión del compacto en verde (1% para fe carbonilo, 4% para el acero La resistencia TRS sea mucho mayor para el material de fricción con Fe carbonilo Compactabilidad matriz metálica: Fe Astaloy CrM posee una mayor compresibilidad (morfología irregular). Los polvos esféricos, (Fe carbonilo y acero 4140) alcanzan menores densidades en verde, especialmente el acero. El hierro carbonilo se dispone en forma de agregados de mayor tamaño y de morfología irregular. Es más blando que el acero y esto, junto a la propia ductilidad del hierro, facilita su compactación. Dilatometría matriz metálica: La matriz con Astaloy CrM se produce una contracción muy limitada, en las matrices con hierro carbonilo y el acero 4140: contracción elevada (10%). La mayor contracción comienza en todos los casos a 850°C: aparición del primer líquido del bronce. Influencia del grafito Propiedades de los materiales de fricción con distintos tipos de grafito . Materiales de fricción con grafito en escamas de distinta granulometría GNET GNBA Superficie Sección Conclusiones La selección de los componentes de la mezcla se ha realizado para facilitar de forma óptima su procesamiento mediante la ruta pulvimetalúrgica; esto es, su compresibilidad y sinterabilidad sin que se produzca la exudación del bronce líquido. Se han seleccionado los siguientes componentes: Polvo de hierro carbonilo que posee las mejores características de los distintos polvos de base hierro estudiados Grafito natural en escamas, ya que su morfología y su acomodo durante la compactación de la mezcla permiten alcanzar la densidad en verde requerida y facilita la escasa densificación que tiene lugar durante el proceso de sinterización. La correcta selección de estos parámetros permite la obtención de un material de fricción con constituyentes que poseen una pobre mojabilidad con el bronce en estado líquido V Congreso Nacional de Pulvimetalurgia Girona julio 2015