Imprägnierung in der Pulvermetallurgie

Pulvermetallurgieteile (PM) sind für ihre hohe Präzision und schnelle Herstellung bekannt.

Allerdings enthalten Sinterteile viele Poren, die zu innerer Korrosion und verringerter mechanischer Festigkeit führen können.

Hier kommt der Imprägnierungsprozess ins Spiel. In diesem Blog werfen wir einen detaillierten Blick auf die Öl- und Harzimprägnierung in der Pulvermetallurgie.

Ölimprägnierung in der Pulvermetallurgie

Gewöhnliche Ölimprägnierung

Weichen Sie das gereinigte Produkt in Motoröl ein, beispielsweise Motoröl Nr. 20. Durch die Kraft der Poren des Produkts dringt das Öl in die Poren des Produkts ein.

Diese Methode ist ineffizient und langsam und dauert mehrere Stunden. Daher wird sie für Produkte mit geringem Ölgehalt verwendet.

Vakuum-Ölimprägnierungsprozess

Zu Beginn müssen Sie die Buchsen reinigen, um zu vermeiden, dass Verunreinigungen den Imprägnierungsprozess behindern.

Anschließend können Sie die Luft mit einer Vakuumpumpe entfernen. Durch das Entfernen der Luft sinkt der Druck in den Poren der Sinterbuchsen.

Sobald ein Vakuum erreicht ist, wird das Öl in die Vakuumkammer eingeleitet. Der niedrige Druck erleichtert das Eindringen des Öls. Dieser Prozess kann ein maximales Vakuum von ca. 29 Zoll Hg erreichen.

Abschließend ist ein Aushärtungsschritt erforderlich, um das Öl zu verfestigen und eine dauerhafte Versiegelung innerhalb der Poren der Buchse zu erzeugen.

Unten sehen Sie ein Video zum Vakuumimprägnierungsprozess.

Heizölimprägnierung

Weichen Sie das Produkt 80 Stunde lang in heißem Öl bei 120–1 °C ein. Durch die Hitze dehnt sich die Luft im Verbindungsloch aus, wodurch das Produkt aus der Luft austritt. Nach dem Abkühlen zieht sich die verbleibende Luft wieder zusammen und zieht das Öl in die Poren.

Wählen Sie Öle im Imprägnierprozess

• SAE 30 Öl

SAE 30-Öl hat ein breites Anwendungsspektrum und ist für den Einsatz in Automotoren geeignet.

1. Es ist ein hocheffizientes Schmiermittel, das die Reibung effektiv reduziert.
2. SAE 30 bleibt lange in gutem Zustand und verlängert die Lebensdauer von Sintermetallteilen.
3. Seine alkalische Reserve (TBN) schützt Teile vor Korrosion.
4. SAE 30 verleiht Teilen gute Verschleißschutzeigenschaften.

• Polymerisiertes Alpha-Olefin (PAO)

Für extreme Temperaturen oder Anwendungen in Automotoren und -getrieben ist PAO ideal.

1. Breiter Betriebstemperaturbereich
2. Messung hoher Viskosität
3. Gute thermische Stabilität
4. Geringe Korrosivität
5. Verträglich mit Mineralölen
6. Geringe Toxizität

Anwendungen: Ölimprägnierte Lager/Buchsen

Der Ölimprägnierungsprozess in der Pulvermetallurgie ist für Lager von großem Nutzen. Sie finden ölimprägnierte Lager in Alltagsgegenständen wie Ventilatoren, Kaffeemaschinen und Motoren. Diese Öllager bieten folgende Vorteile.

• Selbstschmierend

Mit Öl imprägnierte Buchsen geben während des Betriebs Schmiermittel ab und gewährleisten so eine kontinuierliche Schmierung.

Dadurch wird die Notwendigkeit häufiger manueller Schmierung minimiert und die Wartungskosten gesenkt.

• Verlängerte Produktlebensdauer

Die kontinuierliche Schmierung durch imprägniertes Öl trägt dazu bei, die Lebensdauer von Öllagern erheblich zu verlängern.

Das Vorhandensein von Öl verringert den direkten Kontakt zwischen Teilen und verringert so Reibung und Verschleiß.

Schmieröl trägt außerdem dazu bei, die während des Betriebs entstehende Wärme abzuleiten.

• Korrosionsschutz

Das Öl in den Poren bildet eine Schutzschicht, die Korrosion verhindert.

Öl blockiert Feuchtigkeit und andere korrosive Elemente und schützt Lagermaterialien vor Rost und Korrosion.

Harzimprägnierung in der Pulvermetallurgie

Die Harzimprägnierung ist ein sekundärer Prozess, der die Verschleißfestigkeit und den Korrosionsschutz von PM-Teilen deutlich verbessert.

Harzimprägnierungsprozess

Nassvakuum

Laden Sie zunächst Pulvermetallteile in eine Vakuumkammer zusammen mit einer Harzlösung

Anschließend wird die Luft aus den Poren des Teils entfernt, um ein Vakuum zu erzeugen. Anschließend wird eine Luftatmosphäre eingeleitet, die das Harz in die Zwischenräume zwischen den Metallpulverkomponenten eindringt. Nach der Imprägnierung werden die Teile zunächst leicht zentrifugiert und anschließend zum Aushärten an der Luft bei etwa 97 °C zum fertigen Produkt gebracht.

Trockenvakuum

Die Trockenvakuumimprägnierung folgt einem ähnlichen Prozess wie die Nassvakuumimprägnierung.

Legen Sie Ihre Teile zunächst in die Vakuumkammer, heben Sie das Vakuum auf und entfernen Sie die Luft aus den Poren der Teile. Anschließend wird das Harz in Dampf- oder Trockenpulverform eingebracht. Das Harz schmilzt und dringt in die inneren Poren des Teils ein.

Bei der Trockenvakuumimprägnierung wird die Luft entfernt, sodass das Harz tief in die Teile eindringen kann. Es handelt sich um eine gründlichere und robustere Form der Imprägnierung.

Anaerobe Polyesterharzimprägnierung

Tauchen Sie die Teile in anaerobes Polyesterharz. Die Imprägnierung erfolgt ähnlich wie oben beschrieben. Entfernen Sie nach Abschluss des Imprägniervorgangs mit Reinigungsmittel und Wasser alle Harzreste von der Oberfläche. Nach der Reinigung legen Sie die Teile in einen Kontaktbehälter mit dem Katalysator. Dieser Katalysator sorgt für die Aushärtung des Harzes in den Poren des Produkts. Dieser Vorgang dauert etwa zwei bis drei Stunden.

Vorteile der Harzimprägnierung

• Durch das Füllen der Poren wird die Porosität verringert, die Festigkeit der Teile erhöht und die Haltbarkeit verbessert.
• Ausgehärtetes Harz auf der Oberfläche von Metallpulverteilen bietet zusätzlichen Schutz.
• Das Harz weist eine gute Hochtemperaturbeständigkeit auf und bleibt bei 400 °C stabil.
• Vor dem Plattieren werden die Poren des Produkts mit einer Harzimprägnierung versiegelt, um das Eindringen von Restsäure zu verhindern. Dieser Vorbehandlungsschritt eliminiert effektiv das Korrosionsrisiko nach dem Plattieren.

Häufig verwendete Harze

• Polyester Harz verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften, gute Haftung und schnelle Aushärtung. Sie können es zum Abdichten und Verbessern der Festigkeit poröser Metallteile verwenden.
• Epoxidharz, wie EPON 828 Es verfügt über eine hohe Festigkeit, ausgezeichnete chemische Beständigkeit und gute thermische Stabilität. Es eignet sich ideal für Teile, die eine hohe mechanische Festigkeit und Beständigkeit gegen raue Umgebungen erfordern.
• Acrylharz zeichnet sich durch schnelle Aushärtungsgeschwindigkeit, gute UV-Beständigkeit und hervorragende Transparenz aus.
• Anaerobes Harz, wie LOCTITE® 518, härtet ohne Luft aus und bietet hervorragende Abdichtung und Festigkeit. Es wird häufig in hydraulischen und pneumatischen Komponenten verwendet.

Das Harzimprägnierungsverfahren eignet sich ideal für Teile mit einer Dichte von 80 % bis 90 %. Bei eisenbasierten Teilen liegt der Dichtebereich bei 6.2 g/cm³ bis 7.0 g/cm³Ist die Produktdichte zu gering, fließt das Harz während der Imprägnierung aus. Ist die Dichte hingegen zu hoch, kann das Harz nur schwer in die Poren des Produkts eindringen.

Imprägnierung vs. Infiltration

Hersteller verwenden oft Imprägnierungsverfahren, um Ölbuchsen mit nichtmetallischen Materialien zu verbessern. Im Gegensatz dazu verwenden sie Infiltrationsprozess Herstellung von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen durch Einbringen von verstärktem Metall. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften der Sintermetallteile verbessert.

Die Imprägnierung erfolgt üblicherweise bei niedriger Temperatur, meist Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur. Sie ermöglicht es Hilfsstoffen, in die Poren einzudringen, ohne das Grundmaterial zu schmelzen.

Umgekehrt erfordert die Infiltration höhere Temperaturen, um das eindringende Metall zu schmelzen und es in die Poren des Teils fließen zu lassen.

 

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FAQ

1. Wie kann nachgewiesen werden, dass Öl in die Lager eingedrungen ist?

Da es äußerlich keine sichtbaren Anzeichen einer Versiegelung durch die Ölimprägnierung gibt, verwenden wir üblicherweise die ASTM B963-Norm Testmethode. Es erkennt hauptsächlich Folgendes.

• Ölgehalt
• Ölimprägnierungseffizienz
• Oberflächenverbundene Porosität

2. Wie hoch ist der allgemeine Ölgehalt in ölimprägnierten Lagern?

Ölimprägnierte Lager auf Kupferbasis haben typischerweise einen Ölgehalt von 12 % bis 30 %. Ölimprägnierte Lager auf Eisenbasis enthalten zudem üblicherweise 18 % bis 25 % Öl.