Was ist der grundlegende Prozess der Pulvermetallurgie?

Der pulvermetallurgische Produktionsprozess umfasst fünf Hauptschritte.

1. Pulverherstellung:

Dieser Prozess beinhaltet die Umwandlung von Rohstoffen in MetallpulverGängige Verfahren zur Pulverherstellung sind Oxidreduktion, Atomisierung, Elektrolyse, Rotationselektrode und mechanisches Mahlen.

2. Mischen:

Mischen ist der Prozess, bei dem die benötigten Pulver in bestimmten Verhältnissen zu einer homogenen Mischung vermengt werden, aus der anschließend Pulverpresslinge hergestellt werden. Es gibt drei Hauptmischverfahren: Trockenmischen, Halbtrockenmischen und Nassmischen. Beim Vormischen der Pulver kann es aufgrund der unterschiedlichen Dichten der Partikel zu Entmischung kommen. Bindemittel können Entmischung wirksam verhindern, eine gleichmäßige Verteilung der Partikel gewährleisten, Hohlräume füllen und die Festigkeit des Presslings erhöhen.

3. Formgebung:

Beim Formgebungsverfahren werden die gleichmäßig vermischten Pulver in eine Form gegeben und verpresst, um ein Pressgut mit definierter Form, Größe und Dichte zu erhalten. Gängige Formgebungsverfahren sind Kaltpressen und Heißpressen.

4. Sintern:

Sintern ist der Prozess des Erhitzens des Presslings, um Diffusion, Verschweißung und Rekristallisation der Partikel zu fördern. Dies führt zu einer starken Bindung, verringerter Porosität und erhöhter Dichte. Dadurch entsteht eine „kristalline Bindung“, die dem Material die gewünschten physikalischen und mechanischen Eigenschaften verleiht.

5. Nachbearbeitung:

Gesinterte pulvermetallurgische Produkte können direkt verwendet werden, jedoch kann bei höheren Leistungsanforderungen eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich sein. Gängige Nachbearbeitungsverfahren sind:

1. Größenangaben: Dabei werden die gesinterten Teile in eine Kalibrierform gegeben, die in ihrer Struktur der ursprünglichen Form ähnelt, und unter Druck gesetzt, um die Maßgenauigkeit zu verbessern und die Oberflächenrauheit zu verringern. Dadurch werden kleinere Verformungen, die während des Sinterprozesses entstanden sind, korrigiert.

2. Ölimprägnierung: Das Verfahren besteht darin, Teile in 100–200 °C heißes Öl zu tauchen oder Öl mittels Vakuumimprägnierung in die Poren der Pulverteile einzudringen. Ölimprägnierte Teile weisen eine verbesserte Verschleißfestigkeit und einen besseren Rostschutz auf.

3. Dampfbehandlung: Durch die Behandlung von Eisenteilen mit Dampf bei 500–600°C bildet sich eine harte, dichte Oxidschicht auf der Oberfläche, wodurch die Verschleißfestigkeit erhöht und Rostbildung verhindert wird.

4. Schwefelung: Die Teile werden in ein 120 °C heißes Schwefelbad getaucht, nach einigen Minuten entnommen und anschließend unter Wasserstoffatmosphäre auf 720 °C erhitzt. Dadurch bilden sich Sulfide in den Oberflächenporen, was die Reibungseigenschaften und die Bearbeitbarkeit der Teile deutlich verbessert.