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Fertigungslehre - Formgebung von Sinterpulver - Grünling

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Fertigungslehre

Formgebung von Sinterpulver - Grünling

Als Eingangsstoff benötigt man ein pulverförmigen Rohstoff, der sich infolge der Formgebung und der Sinterung in ein zusammenhängendes Gefüge überführen lässt. Die Formgebung erfolgt meistens bei einer Temperatur von ungefähr 20 °C. In Ausnahmefällen kann sie jedoch dicht unter dem Schmelzpunkt des Materials liegen.

Maßnahmen zur Formgebung

Um eine gute Formgebung zu erreichen können Maßnahmen wie Rütteln, Vibrieren oder Druckfüllen eingesetzt werden, vorausgesetzt das Metallpulver hat eine ausreichend gute Fließeigenschaft.

Drücke

Anschließend wird der Presskörper durch Drücke von bis zu 600 N/mm² aus dem Pulver erzeugt. Dadurch soll gewährleistet werden, dass der Presskörper unbeschadet aus dem Werkzeug entnommen werden kann und eine ausreichende Festigkeit für die Weiterbehandlung besitzt.

Die Höhe der Druckkraft richtet sich nach der Belastbarkeit der Werkzeuge, weshalb auch das Metallpulver so beschaffen sein muss, dass es sich mit dieser Druckkraft verdichten lässt.

Presskörper

Den gewonnenen Presskörper bezeichnet man in der Sintertechnik als Pressling oder Grünling.

Um einen Presskörper zu erzeugen können im wesentlichen drei Verfahren angewendet werden:

  • einseitiges Pressen,
  • koaxiales Pressen,
  • isostatisches Pressen.

Einseitiges Pressen

Beim einseitigen Pressen wird das eingeführte Pulver nach einem ein Rüttelvorgang mit Druck von bis zu 60 kN/cm2 verdichtet. Dabei wird das Volumen des Pulvers durch einen Stempel (Oberstempel) auf ein Drittel verdichtet. Das Problem beim einseitigen Pressen ist, dass der gewonnene Körper eine unterschiedliche Dichte aufweist. Dies ist Reibungsvorgängen im Pulver und zwischen dem Pulver und der Matrizenwand geschuldet.

Einseitiges Pressen
Einseitiges Pressen

Aus diesem Grund heraus wurde das koaxiale Pressen entwickelt, welches nachfolgend behandelt wird.

Koaxiales Pressen

Beim koaxialen Pressen erfolgt der Pressvorgang durch einen Ober- und Unterstempel, welche das eingeführte Pulver von zwei Seiten verdichten. Diese Verdichtung kann nach dem Abziehverfahren oder dem Ausstoßverfahren erfolgen. Beim ersten Verfahren erfolgt der Druckaufbau durch eine Relativbewegung von Oberstempel und Matrize, wohingegen beim zweiten Verfahren eine gegenläufige Bewegung von Ober- und Unterstempel für einen Druckaufbau sorgt. 

Zweiseitiges Pressen
Zweiseitiges Pressen

Der Vorteil Gegenüber dem einseitigen Pressen liegt darin, dass die Verdichtung gleichmäßig erfolgt.

Die Dichte eines Presskörpers steigt mit der Erhöhung des Pressdrucks.

In der nächsten Abbildung sehen Sie die Zunahme der Dichte in Abhängigkeit vom Druck:

Relation Dichte Pressdruck
Relation Dichte Pressdruck

Die Erhöhung der Dichte verbessert die physikalischen Eigenschaften hinsichtlich Härte und Festigkeit. Wie gut diese Parameter eingestellt werden können, hängt letztlich von der Pulversorte sowie dessen Kornart ab.

Merke

Die besten Ergebnisse erreicht man durch Mischpulver. Hierbei werden Körner unterschiedlicher Größe und Struktur eingesetzt. Besonders gute Ergebnisse erreicht man mit Körnern, die einen Durchmesser zwischen 100-400 µm aufweisen.

Isostatisches Pressen

Die dritte Pressart ist das isostatische Pressen, bei der mit gummi-elastischen oder einem Mix aus Stahl und gummi-elastischen Werkzeugen gepresst wird. Der Pressvorgang erfolgt mit einem Druckmedium, welches auf den mit Pulver gefüllten Druckbehälter einwirkt. Der gummielastische Bestandteil des Werkzeugs verdichtet dabei das Pulver.
In der nächsten Abbildung sehen Sie das Verfahrensprinzip dieser Pressart:

Isostatisches Pressen
Isostatisches Pressen

Merke

Als Druckmedium kommt vorzugsweise Öl zum Einsatz.