Schmierstoffe und Bindemittel sind kritische Prozesshilfsmittel, die Stahlpulvermischungen zugesetzt werden, um sowohl die Effizienz der Herstellung als auch die physikalische Integrität der Komponente vor dem Sintern zu gewährleisten. Diese Zusatzstoffe verändern grundlegend, wie sich das Metallpulver unter Druck verhält, und verwandeln lose Partikel in eine zusammenhängende, präzise Form, die als "grüner" Pressling bezeichnet wird.
Obwohl diese Zusatzstoffe für die Verarbeitung notwendig sind, handelt es sich um temporäre Mittel. Sie schützen teure Werkzeuge vor Verschleiß und binden das Pulver zu einer festen Form, die vor der endgültigen Sinterphase gehandhabt werden kann.
Optimierung des Pressprozesses
Die größte Herausforderung in der Pulvermetallurgie (PM) ist die Überwindung von Reibung. Ohne Zusatzstoffe ist Metallpulver abrasiv und schwer zu verarbeiten.
Reduzierung interner und externer Reibung
Während der Verdichtung tritt Reibung in zwei verschiedenen Bereichen auf: zwischen den einzelnen Pulverpartikeln und zwischen dem Pulver und den Werkzeugwänden.
Schmierstoffe werden (oft in Konzentrationen von etwa 0,9 Prozent) zugesetzt, um diese Oberflächen zu beschichten. Dies ermöglicht es den Partikeln, aneinander vorbeizugleiten, verbessert die Komprimierbarkeit und sorgt dafür, dass sich das Pulver dicht und gleichmäßig packt.
Schutz der Werkzeuge
Die beim Verdichten von Stahlpulver auftretenden Drücke sind immens. Ohne Schmierung würde die abrasive Natur von Stahl die Matrize schnell verschleißen.
Zusatzstoffe bilden einen Schutzfilm an der Schnittstelle zur Werkzeugwand. Dies verhindert, dass das Pulver die Formhöhlung zerkratzt oder beschädigt, und verlängert die Lebensdauer Ihrer Werkzeuge erheblich.
Gewährleistung der strukturellen Integrität vor dem Sintern
Sobald das Pulver gepresst ist, muss es seine Form behalten, bis es gesintert (erhitzt) wird. Dieser Zustand wird als "grüner" Zustand bezeichnet.
Erhöhung der Grünfestigkeit
Bindemittel wirken als temporärer Klebstoff im Pressling. Sie erhöhen die Grünfestigkeit des Teils und stellen sicher, dass die ineinandergreifenden Partikel sich nicht trennen.
Diese strukturelle Stabilität ist entscheidend. Sie ermöglicht es dem empfindlichen gepressten Teil, von der Presse zum Sinterofen transportiert zu werden, ohne unter seinem eigenen Gewicht zu zerbröckeln oder sich zu verformen.
Erleichterung der sicheren Entformung
Der gefährlichste Moment für ein grünes Teil ist die Entformung aus der Matrize.
Schmierstoffe verhindern, dass der verdichtete Teil an der Matrize kleben bleibt. Indem sie die zum Herausschieben des Teils erforderliche Kraft reduzieren, verhindern sie, dass die Komponente während des Entformungsprozesses zerkratzt, bricht oder strukturelle Schäden erleidet.
Verständnis der Kompromisse
Obwohl Zusatzstoffe für die Pressstufe unerlässlich sind, führen sie Variablen ein, die sorgfältig gehandhabt werden müssen.
Volumenverdrängung
Schmierstoffe und Bindemittel sind nichtmetallisch. Sie nehmen Raum im Pressling ein, der sonst von Stahl eingenommen werden könnte. Daher kann eine übermäßige Verwendung von Zusatzstoffen die maximale Enddichte des Teils begrenzen.
Die Notwendigkeit der Entfernung
Diese Zusatzstoffe werden nur zum Formen benötigt; sie sind Verunreinigungen im Endprodukt. Sie müssen vollständig entfernt werden, typischerweise durch eine "Ausbrenn"-Phase während des Sinterns. Wenn sie nicht richtig entfernt werden, können sie Rückstände hinterlassen, die die endgültige Stahlkomponente schwächen.
Balance zwischen Verarbeitbarkeit und Leistung
Die erfolgreiche Anwendung von PM beruht auf dem Finden des richtigen Verhältnisses von Zusatzstoffen zu Pulver.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Werkzeuglebensdauer liegt: Priorisieren Sie ausreichende Schmierung, um die Reibung an der Matrizenwand zu minimieren und kostspielige Werkzeugschäden zu verhindern.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Teilekomplexität liegt: Stellen Sie eine ausreichende Bindemittelkonzentration sicher, um eine hohe Grünfestigkeit aufrechtzuerhalten und Bruch während der Entformung komplexer Formen zu verhindern.
Letztendlich schützt die richtige Zusatzstoffstrategie Ihre Ausrüstung und stellt gleichzeitig sicher, dass das Teil intakt und fehlerfrei im Sinterofen ankommt.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Rolle des Schmierstoffs | Rolle des Bindemittels |
|---|---|---|
| Hauptfunktion | Reduziert Reibung zwischen Partikeln & Matrizenwänden | Bietet temporäre Haftung, um die Form des Teils zu halten |
| Werkzeugauswirkung | Verhindert Matrizenkratzer und verlängert die Werkzeuglebensdauer | Minimale direkte Auswirkung auf den Werkzeugverschleiß |
| Teilequalität | Ermöglicht reibungslose Entformung ohne Rissbildung | Erhöht die "Grünfestigkeit" für sicheres Handling |
| Schlüsselkonzentration | Typischerweise ~0,9 % der Mischung | Ausbalanciert für Teilekomplexität und Dichte |
| Endstufe | Entfernt während des Ausbrennens/Sinterns | Entfernt während des Ausbrennens/Sinterns |
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Referenzen
- František Nový, Miloš Mičian. The Influence of Induction Hardening, Nitriding and Boronising on the Mechanical Properties of Conventional and Sintered Steels. DOI: 10.3390/coatings14121602
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Press Wissensdatenbank .
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