Este documento apresenta os detalhes de uma disciplina de metalurgia do pó oferecida na Unicamp, incluindo objetivos, cronograma, avaliação e bibliografia. A disciplina abordará os fundamentos e tecnologias de processamento de materiais metálicos a partir de pós.

1. IM 325 X – Tópicos de Engenharia de Materiais:
Metalurgia do pó
Prof. Juliano Soyama
Sala EE204
jsoyama@unicamp.br
Aula 1 – Apresentação da disciplina e introdução

2. Apresentação da disciplina
IM 325 X – Tópicos de Engenharia de Materiais: Metalurgia do pó
• 3 Créditos  45 h em 15 semanas
• Quinta-feira 14:00-17:00, JD2
• Pré-requisito: conhecimentos básicos em processos de fabricação de
materiais metálicos, metalurgia física e ciência dos materiais

3. Apresentação da disciplina
IM 325 – Tópicos de Engenharia de Materiais: Metalurgia do pó
Ementa:
Introdução a metalurgia do pó. Tecnologia de fabricação de pós
metálicos. Propriedades físicas e técnicas de caracterização de pós
metálicos. Métodos de processamento de pós. Sinterização. Técnicas
alternativas de consolidação. Técnicas de processamento near-net-
shape e net-shape. Ensaios em materiais produzidos por metalurgia do
pó e controle de qualidade. Operações secundárias e de acabamento.
Aplicações: aços sinterizados, ligas de titânio, materiais porosos e
compósitos.

4. Apresentação da disciplina
Objetivos
• Apresentar os fundamentos básicos e a tecnologia de processamento
de materiais metálicos a partir de pós
• Demonstrar a importância dos materiais sinterizados enfatizando suas
características, vantagens e desvantagens
• Interpretação de artigos científicos contemplando técnicas novas ou
em desenvolvimento

5. Apresentação da disciplina
Importante
• Regimento Geral dos Programas de Pós-Graduação Stricto Sensu e
dos Cursos Lato Sensu
• https://www.pg.unicamp.br/mostra_norma.php?id_norma=3862

6. Avaliação
• A avaliação será realizada através da média ponderada entre 1 prova, 4
atividades e seminários
• Atenção: caso o aluno faltar com a entrega de alguns dos itens avaliativos,
ficará impossibilitado de atingir o conceito “A”
Mecanismos de avaliação Pesos
Atividades 2
Seminários 3
Prova 5
Escala Nota
A 8,5 a 10
B 7 a 8,4
C 6 a 7
D < 6

7. Avaliação
Prova
• Será realizada uma prova escrita individual e sem consulta de acordo
com o cronograma da disciplina
• A prova versará sobre todo o conteúdo da disciplina podendo incluir
questões sobre os seminários
• Duração de 3 horas

8. Avaliação
Atividades em sala
• Quando indicado no cronograma, serão entregues aos alunos
questões para serem respondidas e finalizadas preferencialmente no
mesmo dia da aula
• As atividades devem ser escritas à mão e entregues até a aula
seguinte

9. Avaliação
Seminários
• Quando indicado no cronograma, serão realizados seminários
baseados em artigos selecionados
• O seminário é individual
• Os seminários terão duração máxima de 1 h
• É obrigatória a leitura de cada artigo por todos os alunos antes do
seminário

10. Avaliação
Seminários
• Cada aluno fará a seleção de um artigo para apresentar como
seminário
• Poderá ser artigo relacionado ao próprio tema de pesquisa, porém
deve ser da temática de metalurgia do pó
• Os artigos deverão ser recentes (<5 anos) e preferencialmente de
jornais de alto fator de impacto
• O nome do artigo a ser apresentado deve ser encaminhado por e-
mail. O prazo será informado na próxima aula

11. Cronograma da disciplina
Aula Quintas 14-17 Programação
1 18/ago Apresentação da disciplina e introdução
25/ago Não haverá aula
2 01/set Pós metálicos, atividade 1
3 08/set Propriedades físicas e caracterização de pós metálicos, atividade 2
4 15/set Processamento dos pós metálicos e compactação, atividade 3
5 22/set Sinterização
6 29/set Sinterização
7 06/out Técnicas alternativas de consolidação
8 13/out Near-net-shape e net-shape
9 20/out Near-net-shape e net-shape
10 27/out Ensaios
11 03/nov Operações secundárias e de acabamento
12 10/nov Não haverá aula, atividade 4
13 17/nov Aplicações de produtos da metalurgia do pó
14 24/nov Prova escrita
15 01/dez Fechamento da disciplina, vista de prova, etc.
IM325X - Metalurgia do pó

12. Bibliografia recomendada
1. Thümmler, F., Oberacker, R., An Introduction to Powder Metallurgy, 1st
edition, The Institute of Materials, 1993.
2. Upadhyaya, G.S., Powder Metallurgy Technology, 1st edition, Cambridge
International Science Publishing, 2002.
3. American Society for Metals. Handbook Committee, ASM Handbook
Volume 7: Powder metal technology and applications. ASM International
https://doi.org/10.31399/asm.hb.v07.9781627081757
4. Black, J.T., Kohser R.A., Materials and Processes in Manufacturing, 10th
edition, John Wiley & Sons, 2008.
5. Groover, M. P., Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials,
Processes, and Systems, 4th edition, John Wiley & Sons, 2010.

13. Introdução
• Manufatura: do latim, manus (mão) factus (fazer) “fazer com as mãos”
• Atualmente, envolve quaisquer processos que transformam matéria
prima em componentes ou produtos
• Depende da capacidade de criarmos materiais e processos
• Ex. fabricação de componentes fundidos, forjados, processos para redução do
minério de ferro, etc.
• Também de organizarmos sistemas de produção
• Ex. divisão do trabalho: trabalho total segmentado em tarefas menores
realizadas por especialistas
13

14. Introdução
• Exemplos de produtos que afetam direta ou indiretamente a nossa
vida cotidiana. O que eles tem em comum?
14

15. Recaptulação
Classificação dos processos de fabricação
15
Processos de Fabricação de Materiais Metálicos
Processos de Metalúrgicos
(temperatura)
Processos de Mecânicos
(tensão)
Tapl > Tfusão Tapl < Tfusão
Fundição Metalurgia do pó
Soldagem
σapl < σruptura
Usinagem
Conformação mecânica
σapl > σruptura

16. Introdução
Metalurgia do pó
• “Tecnologia de processamento de metais na qual componentes são
fabricados a partir de pós metálicos.” M. Groover
• “Processo no qual pós metálicos finos são misturados, compactados e
sinterizados sob atmosfera controlada para unir as superfícies das
partículas e estabelecer propriedades desejadas.” J.T. Black e R.A. Kohser
• “A metalurgia do pó é a técnica metalúrgica que consiste em transformar
pós de metais em peças resistentes, sem recorrer-se à fusão, mas apenas
pelo emprego de pressão e calor” V. Chiaverini

17. Introdução
• Materiais particulados (powder materials)
• Materiais sinterizados (sintered materials)
• Powder science
• Powder technology
...
https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=kP-x7aHn15E
https://www.youtube.com/watch?v=TuiM8S-LPH0

18. Introdução
• Técnicas rudimentares de metalurgia do pó são muito antigas
• Pilar de Délhi ≈ ano 300, tem 2 m de altura. Mehrauli, Délhi, Índia
• Platina, jóias ≈ 1500
• Platina início do século 19  disponível em pó  itens de laboratório
Platinum Metals Rev., 1980, 24, (2), p.70-79 https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_pillar_of_Delhi

19. Introdução
• Lâmpada com filamento incandescente
• Filamento de tungstênio
https://www.fi.edu/history-resources/edisons-lightbulb
http://www.agarscientific.com/sem/filaments/agar-filaments
Amazon.com

20. Introdução
Dois grandes desenvolvimentos históricos:
• ≈ 1920: “Cemented Carbide” WC+Co (metal duro)
• Sinterização de WC com aproximadamente 15% de Co
• 1400 °C  formação de fase líquida, densificação 100%
• ≈ 1920: buchas auto lubrificantes de bronze (porosos)
• 90% Cu e 10% Sn  35% de porosidade aberta
H.M. Ortner et al. / Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 44 (2014) 148–159

21. Introdução
• Primeiras peças a base de ferro ≈ 1930
• Processo derivado das buchas autolubrificantes
• Componentes net-shape
• Porosidades de >10%
• Atualmente o a metalurgia do pó é uma técnica bem estabelecida
• Ferrosos e ligas de Cu
• Processo rápido, econômico
• Propriedades mecânicas equivalentes ou até superiores a outras técnicas

22. Introdução
Quando a metalurgia do pó é viável?
• Fabricação em massa  matriz de alto custo
• Componentes pequenos e com geometria complexa
• Alta precisão dimensional
• Aplicação deve “tolerar” a presença de porosidade residual
• Casos específicos nos quais a metalurgia do pó leva a propriedades
muito superiores que técnicas concorrentes

23. Introdução
Vantagens da metalurgia do pó
• Componentes pode ser produzidos em massa “net-shape” ou “near-net-
shape”
• Processo com alto aproveitamento de matéria prima  97% dos pós
iniciais são convertidos em peças
• Componentes com níveis de porosidade controlada podem ser fabricados
 filtros, buchas e engrenagens
• Alguns metais são muito difíceis de serem processados por outras técnicas,
ex. tungstênio
• Algumas ligas metálicas e cermets podem ser apenas fabricados por PM
• Boas tolerâncias dimensionais (+- 0,13 mm) são rotineiras
• Processo pode ser automatizado

24. Introdução
Desvantagens da metalurgia do pó
• Ferramental e equipamentos de alto custo
• Pós metálicos são normalmente mais caros
• Dificuldades relacionadas ao armazenamento e manuseio dos pós
• Geometrias da peça limitadas pelo fato do pó não escoar
lateralmente durante a compactação
• Remoção (ejeção, extração) da peça da matriz
• Peças tipicamente < 2 kg
• Gradientes de densidade

25. Introdução
• Geometrias não favoráveis a metalurgia do pó

26. Introdução
M. Groover

27. Introdução
• Maior parte de componentes
processados por PM são aços e
alumínio
• Mas também Cu, Ni, e metais
refratários W e Mo, além de metal
duro WC
https://www.mpif.org/Resources/StateofthePMIndustry.aspx

28. Materiais
• Pós elementares: mais comumente Fe, Al e Cu
• Grande vantagem de facilidade na preparação de composições
• Composições difíceis de serem obtidas
• Não são tão duros quanto pós pré-ligados  deformam mais, maior
densidade a verde
• Pós pré-ligados: composição química desejada
• Utilizada para casos que não é possível partir de pós elementares  aços
inoxidáveis, aços rápidos, ligas de Ti, etc.
• Aditivos
• Lubrificantes

29. A indústria da metalurgia do pó
• Três segmentos principais
• Fabricantes de pós, aditivos, gases,
etc.
• Fabricantes de ferramentas e
equipamentos
• Fabricantes de peças
https://www.mpif.org/IntrotoPM/ThePMIndustry.aspx

30. Mercado da metalurgia do pó
• Aplicações de componentes oriundos da
metalurgia do pó  dois grupos
• Componentes difíceis de fabricar por
outros métodos: feitos de W, Mo, WC,
materiais porosos, filtros, ímãs
• Componentes cuja fabricação por
metalurgia do pó é mais barata: setor
automotivo
https://www.mpif.org/IntrotoPM/ThePMIndustry.aspx

31. Etapas principais da metalurgia do pó
• “Press and Sinter”
• Fabricação dos pós metálicos
• Mistura de pós
• Compactação
• Sinterização
Black e Kohser

32. Introdução
• Compactação e sinterização
• Mistura com lubrificantes e/ou aditivos
• Compactação
• Sinterização com peças na esteira e forno
contínuo com várias zonas de
temperatura
• Operações secundárias (calibração,
forjamento, impregnação, shot peening,
tratamentos térmicos, etc.)
https://www.mpif.org/IntrotoPM/Processes/ConventionalPowderMetallurgy.aspx

33. Introdução – Panorama de processos

34. Exemplos de peças
• Pinhões

35. Exemplos de peças
• Polias

36. Exemplos de peças
• Materiais porosos

37. Exemplos de peças
• Sistema de transmissão automática
(engrenagens planetárias)
• Metalurgia do pó convencional e forjamento
• 32 peças
• Redução de custos de 25%
• Alta resistência mecânica
https://www.pickpm.com/CaseStudies/Automotive/TransmissionPlanetaryAssembly.aspx

38. Exemplos de peças
• Comando de válvula VVT (pinhão)
• Metalurgia do pó convencional
• FL-4405 (Fe-Mo-Mn-C) pré-ligado
• Fabricação convencional seria 150%
mais cara
https://www.pickpm.com/CaseStudies/Automotive/VariableValveTimingSprocket.aspx

39. Exemplos de peças
• Gatilho
• MIM
• MIM-4605 Fe-Ni-Mo-C (baixa liga)
• Redução de custos de 50% em
comparação com o processo de
usinagem
https://www.pickpm.com/CaseStudies/HandToolsRecreational/Trigger.aspx

40. Exemplos de peças
• Cortador de cabos
• MIM
• aço inox 17-4 PH (Fe-Cr-Ni-C)
https://www.pickpm.com/CaseStudies/HandToolsRecreational/Cable-TieToolParts.aspx

41. Associações
https://www.epma.com/
https://www.jpma.gr.jp/en/
https://www.mpif.org/default.aspx
https://www.apmiinternational.org/

42. Congressos

43. Jornais relacionados
IF 4.969
IF 2.228 IF 5.64