Was ist Mischen in der Pulvermetallurgie?

Durch die Kombination von Pulvern, Legierungselementen und Schmiermitteln werden die Eigenschaften des Endprodukts bestimmt. Dieser Vorgang wird als Vermengen oder Mischen bezeichnet.

Zu den Zwecken des Pulvermischens gehören:

• Erreichen einer gleichmäßigen Pulverpartikelgröße.
• Hinzufügen von Schmiermitteln, um die Fließfähigkeit von Metallpulvern zu verbessern und die Reibung während der Matrizenverdichtung zu verringern.
• Durch die Einbringung von Legierungselementen werden die spezifischen Eigenschaften von Pulvermetallurgieteile.

Mischschritte in der Pulvermetallurgie

Der Mischvorgang umfasst normalerweise die folgenden Schritte.

Wählen Sie Metallpulver

Wählen Sie den Rohstoff für den Mischprozess, einschließlich grundlegender Metallpulver und Legierungselemente.

Metallpulver sind der Grundstein der Pulvermetallurgie-Prozess, was die Leistung des fertigen Bauteils beeinflusst. Und Legierungselemente verbessern direkt die Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit von Teilen.

Zu den häufig verwendeten Pulvermetallen gehören:

• Eisen
• Kupfer
• Aluminium
• Wolfram
• Edelstahl

Die wichtigsten Legierungselemente sind wie folgt.

• Nickel (Ni)
• Chrom (Cr)
• Molybdän (Mo)
• Mangan (Mn)

Normalerweise werden diese Legierungselemente dem geschmolzenen Metall beigefügt. Pulverherstellung und dann zu Metallpulvern zerstäubt. Diese werden als vorlegierte Pulver bezeichnet.

Gewicht und Proportionierung

Berechnen Sie nach der Auswahl der Pulver die Gewichtsprozente für jedes Material basierend auf den Anforderungen des Endprodukts.

Vermischung

Beim Mischen werden Metallpulver mithilfe von Mischgeräten wie V-Mischern vermischt. Der Zweck des Mischprozesses in der Pulvermetallurgie besteht darin, gleichmäßige Metallpulver herzustellen.

Je nach Bedarf können Sie die Geschwindigkeit und die Schwingamplitude entsprechend anpassen, um einen besseren Mischeffekt zu erzielen.

Pulvermetallurgiemischer verfügen über einen Zulauf und einen Ablauf für eine einfache Bedienung. Sie können Rohstoffe von mehreren hundert Kilogramm bis zu einer Tonne gleichzeitig mischen. Normalerweise dauert das Mischen von 1,000 kg Metallpulver etwa eine Stunde.

Zeit und Geschwindigkeit des Mischvorgangs werden sorgfältig kontrolliert, um eine Entmischung zu verhindern. Dies geschieht, wenn sich Pulver aufgrund unterschiedlicher Dichte oder Partikelgröße trennen. Darüber hinaus werden gemischte Metallpulver in der Regel nicht länger als eine Woche aufbewahrt.

 

Hinzufügen von Bindemittel und Schmiermittel

Bindemittel sorgen für die notwendige Haftung zwischen den Partikeln. Dadurch bleiben gemischte Pulver während der folgenden Verdichtungsprozess.

Die wichtigsten Bindemittel sind:

• Polyvinylalkohol (PVA) ist ein wasserlösliches synthetisches Polymer mit hervorragenden Bindungseigenschaften. Es verfügt über gute Bindungseigenschaften und lässt sich nach dem Erhitzen leicht und mit minimalen Rückständen entfernen.
• Wachsbasierte Bindemittel, wie Paraffinwachs, kann einen starken Grünkörper bilden. Beispielsweise löst Alkohol Paraffinwachs auf und mischt es in Wolframkarbidpulver. Nach dem Verdunsten des Alkohols hilft das Paraffinwachs, das Wolframkarbidpulver zu binden. Es lässt sich außerdem leicht schmelzen und verdunsten.

Schmiermittel verringern die Reibung zwischen Metallpartikeln, wodurch das Pulver beim Mischen leichter fließt. Der Mischvorgang wird dadurch reibungsloser und effizienter.

• Zinkstearat hat eine gute Schmierwirkung und ist für eisenbasierte Konstruktionsteile geeignet
• Acrawax hat eine geringere Schmierwirkung als Zinkstearat, lässt sich jedoch durch Vorsintern rückstandslos entfernen.

Prüfung gemischter Metallpulver

Metallpulvereigenschaften wie Durchflussrate und Dichte werden untersucht, um die Einhaltung der Normen sicherzustellen. Bewerten

Zu den Tests gehören hauptsächlich:

Fließrate

Die Durchflussrate gibt an, wie schnell das Pulver durch einen Trichter oder eine Öffnung fließt. Eine höhere Durchflussrate bedeutet eine einfachere Handhabung. Faktoren wie Partikelform, -größe und -beschaffenheit beeinflussen die Durchflussrate.

Schüttdichte

Schüttdichte misst die Masse pro Volumeneinheit des Pulvers, wenn es in einen Behälter geschüttet wird. Sie zeigt, wie dicht das Pulver beim Verdichten zusammenklebt. Eine höhere Schüttdichte deutet darauf hin, dass das Pulver dichtere, stabilere Teile bildet.

Partikelgröße

Die Größe der Pulverpartikel beeinflusst ihre Mischung, ihren Fluss und ihre Verdichtung. Eine durchgängig ähnliche Partikelgröße trägt zu einer gleichmäßigen Mischung bei und gewährleistet ein konsistentes Endprodukt. Die Partikelgrößenanalyse nutzt Techniken wie Sieben oder Laserbeugung, um die Konsistenz sicherzustellen.

Chemische Zusammensetzung

Verunreinigungen wie Schwefel, Phosphor oder Sauerstoff können zu schlechten mechanischen Eigenschaften und anderen Defekten führen. Analysieren Sie die chemische Zusammensetzung, um Defekte zu vermeiden.

Nachfolgend sind die Parameter mehrerer Metallpulver aufgeführt.

Material	Fließrate	Schüttdichte	Partikelgröße	Chemische Zusammensetzung
Kupferpulver	/	3.76 g / cm³	45 µm / 325 Maschenweite / 0.045 mm	Cu 99,96% (Al) Aluminium: 0.004% max (Cd) Cadmium: 0.001 % max (Pb) Blei: 0.001% max
Eisenpulver	26.3 s/50 g	2.94 g / cm3	140 µm / 105 Maschenweite / 0.140 mm	Kohlenstoff (C): 0.004 % Schwefel (S): 0.0101 % Sauerstoffgehalt (O): 0.08 % Mangan (Mn): 0.179 %
Edelstahlpulver 316L	/	2.82 g / cm3	45 µm / 325 Maschen / 0.045 mm	Ot: 0.39 Kohlenstoff (C): 0.038 % Molybdän (Mo): 2.90 % Silizium (Si): 0.48 % Chrom (Cr): 16.00 % Nickel (Ni): 13.40 %

Faktoren, die das Mischen in der Pulvermetallurgie beeinflussen

Mehrere Schlüsselfaktoren beeinflussen den pulvermetallurgischen Mischprozess:

Pulvergröße und -verteilung

Eine gleichmäßige Partikelverteilung verbessert die Pulverkohäsion, reduziert Hohlräume und führt zu einer ausgewogeneren Mischung. Kleinere Partikel vermischen sich gleichmäßiger, was den Pulverfluss und die Verdichtung verbessert. Dies trägt dazu bei, dass Pulvermetallteile konsistente mechanische Eigenschaften erreichen.

Pulverform

Kugelförmige Partikel gleiten leicht übereinander und vermischen sich gut. Ihre glatte Form verringert die Reibung und sorgt so für eine bessere Bewegung und Vermischung.

Unregelmäßige oder eckige Partikel hingegen unterscheiden sich. Sie neigen dazu, sich zu verhaken und bilden so eine starke Bindung, die das Endprodukt stabiler macht. Diese unregelmäßigen Formen können jedoch auch das gleichmäßige Mischen stören und zu einer ungleichmäßigen Vermischung führen.

Hauptpulvermischgeräte

Taumelmischer

Ein Trommelmischer verfügt über einen zylindrischen Behälter, der auf einer Plattform rotiert. Seine glatte Innenseite verhindert das Anhaften von Pulvern und sorgt für eine gleichmäßige Mischung. Er ist schonend und perfekt zum Mischen feiner Metallpulver geeignet, ohne diese zu beschädigen.

Doppelkegelmischer

Dieser Mischer besteht aus zwei konischen Abschnitten, die an den Basen verbunden sind und eine Rautenform bilden. Er rotiert horizontal um seine Achse. Diese Konstruktion eignet sich gut zum Mischen von Pulvern unterschiedlicher Größe und Dichte. So lassen sich gleichmäßige Mischungen erzeugen und eine Entmischung verhindern.

V-Mischer

Der V-Mischer verfügt über eine V-förmige Kammer, die sich um eine horizontale Achse dreht. Die V-Form sorgt dafür, dass Pulver hin und her gleitet und sich vermischt. Diese Bewegung trägt zur gleichmäßigen Verteilung des Pulvers bei und verhindert Verklumpen.

Farbbandmixer

Es verfügt über eine U-förmige Rinne mit zwei bandartigen, gegenläufig rotierenden Schaufelblättern, die eine gleichmäßige Pulververteilung gewährleisten. Die Schaufelblätter schieben das Pulver hin und her und vermischen es entlang der Rinne. Diese Konstruktion eignet sich besonders für große Chargen und minimiert die Entmischung.

Planetenmischer

Planetenmischer verfügen über ein zentrales Mischblatt, das sich um seine Achse dreht und dabei den Behälter umkreist. Diese Doppelbewegung gewährleistet eine gründliche Durchmischung und verhindert Entmischung, wodurch eine gleichmäßige Mischung entsteht. Der Mischer sorgt außerdem dafür, dass die Pulver alle Bereiche des Behälters erreichen, wodurch ungleichmäßiges Mischen reduziert wird.

 

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen Vermengen und Mischen in der Pulvermetallurgie?

Durch das Mischen werden ähnliche Metallpulver aus unterschiedlichen Chargen oder Größenschnitten schonend gewirbelt, um Chemie, Strömung und Partikelverteilung ohne Zugabe von Schmiermitteln oder Legierungspulvern anzugleichen.

Durch das Mischen werden unterschiedliche Pulver kombiniert und Schmier- oder Bindemittel hinzugefügt, sodass jedes Partikel die vollständige Formel enthält, die für die Verdichtung oder Formgebung erforderlich ist.

Ist der Pulvermetallurgie-Mischprozess umweltfreundlich?

Pulvermetallurgische Mischverfahren sind in vielerlei Hinsicht umweltfreundlich. Sie verwenden recycelbare und biologisch abbaubare Materialien, wodurch Umweltschäden minimiert werden.

Darüber hinaus trägt der Einsatz von Mischtechniken, die weniger Abfall verursachen, und energieeffizienten Mischern dazu bei, den CO2-Fußabdruck zu verringern.

Benötigt der Pulvermetallurgie-Mischprozess einen separaten Raum?

Ja, die Pulvermetallurgie-Mischung

benötigt einen separaten Raum. Staub kann sich ausbreiten und die Luftqualität beeinträchtigen, daher ist ein eigener Bereich wichtig.

Dieser Raum sollte über Luftreinigungs- und Staubentfernungsgeräte verfügen, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. Darüber hinaus ist dieser Prozess ein zentrales Anliegen des chinesischen Umweltschutzamtes.

Wird der Pulvermetallurgie-Mischprozess den Arbeitern körperlichen Schaden zufügen?

Ja, der Umgang mit Metallpulvern kann schädlich sein. Das Einatmen des Feinstaubs kann Lungenprobleme verursachen. Außerdem können die Pulver die Haut reizen oder Allergien auslösen. Deshalb ist es wichtig, Masken und Handschuhe zu tragen. Ebenso wichtig ist eine gute Belüftung des Arbeitsplatzes, um die Gesundheit der Mitarbeiter zu schützen.