Schmieden ist bekannt für die Herstellung hochfester Teile. Erwägen Sie eine Kombination dieser Verfahren? Pulvermetallurgie (PM) ist ein beliebtes Verfahren zur Herstellung endkonturnaher Teile. Genau darum geht es.
Kombinieren Sie die herkömmliche „Press- und Sintermethode“ und den Schmiedeprozess. Dies wird als Pulverschmieden oder Pulvermetallschmieden bezeichnet.
Inhalte
Pulverschmiedeverfahren
Wählen Sie Rohstoffe
Pulverschmieden erfordert hohe Materialreinheit und niedrigen Sauerstoffgehalt, damit die fertigen Teile ausreichende Festigkeit und Zähigkeit aufweisen. Da sich Legierungselemente beim Sinter- und Schmiedeprozess nur schwer gleichmäßig verteilen lassen, verwenden Hersteller üblicherweise vorlegiertes Pulver.
Vermischung
Der Pulvermischprozess dauert in der Regel etwa eine Stunde, um ein gleichmäßig gemischtes Rohmaterial zu erhalten. Dabei werden üblicherweise einige Additive hinzugefügt, um eine ausreichende Mischung und Schmierung des Verdichtungsprozesses zu gewährleisten.
Drücken
Bei der Verdichtung handelt es sich um den Prozess der Bildung von Metallpulver. Dabei müssen Sie auf die folgenden Punkte achten.
Ist die Gründichte zu gering, entstehen beim Schmieden Risse. Ist sie zu hoch, kann dies die Form beschädigen und die Verdichtung der Teile behindern.
Sintern
Nachdem das Metallpulver geformt ist, führen Sie das Teil einem Förderbandofen zu. Sintern erfolgt bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Metalls. Das gesinterte Teil wird dann dem nächsten Prozess zugeführt.
Schmieden
Anschließend legen Sie den Vorformling in ein Schmiedegesenk und wenden mithilfe einer Schmiedepresse hohen Druck an. Durch diesen Prozess wird das Material weiter verdichtet, seine Dichte erhöht und seine mechanischen Eigenschaften verbessert.
Schmieden lässt sich nach der Temperatur in Kaltschmieden und Warmschmieden unterteilen. Je nach Formtyp unterscheidet man zwischen Freiformschmieden und Gesenkschmieden.
Pulverschmiedeverfahren
Zu den gängigen Pulverschmiedeverfahren gehören in der Regel die folgenden:
Kaltpulverschmieden
Pulverkaltschmieden ist der Prozess des Schmiedens Sinterteile mit einer Dichte von 75 % bis 85 % bei Raumtemperatur. Nach dem Kaltschmieden ist die Oberfläche der Teile glatt und die Größe lässt sich leicht kontrollieren.
Dieses Verfahren erfordert eine ausreichende Festigkeit der Sinterteile. Um die Dichte von Sinterteilen zu erhöhen, werden diese üblicherweise einer Kupferinfiltration unterzogen. Glücklicherweise wird die Dichte der Teile durch das Pulverkaltschmieden vollständig verbessert, sodass kein zusätzlicher Infiltrationsprozess erforderlich ist.
Heißpulverschmieden
- Direktes Pulverschmieden nach dem Erhitzen
Bei diesem Verfahren wird das verdichtete Pulver erhitzt, geformt und anschließend direkt geschmiedet. Dieses Verfahren ist einfacher als andere, erfordert kein Sintern und spart Energie. Darüber hinaus ist es unabhängig von der Produktionsgeschwindigkeit des Sinterofens und weist die höchste Produktionsgeschwindigkeit auf.
- Erst Sintern und dann Schmieden
Bei diesem Verfahren werden die gesinterten Teile zum Warmschmieden auf etwa 1100 °C erhitzt. Das Erhitzen erhöht die Duktilität des Materials und macht es für den Schmiedeprozess formbarer. Der Prozess wird häufig in kontrollierter Atmosphäre durchgeführt, um Oxidation und Verunreinigungen zu vermeiden.
Vorteile des pulvermetallurgischen Schmiedens
Hohe Teilepräzision
Die Präzision gesinterter Teile ist sehr hoch und der Fehler kann sogar weniger als 0.05 mm betragen. Daher erfordert das pulvermetallurgische Schmieden keine weitere Nachbearbeitung wie beim Schmieden.
Hohe Produktionseffizienz
Pulverschmieden hat eine hohe Produktionseffizienz. Einer davon ist, Pulvermetallurgie-Prozess und Schmiedeprozesse werden meist voll- und halbautomatisch durchgeführt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Pulver schnell in Form gepresst werden können.
Gute Materialausnutzung
Die Materialausnutzungsrate beim Pulverschmieden liegt im Allgemeinen über 80 %. Beim normalen Schmieden liegt die Materialausnutzungsrate aufgrund der Entstehung von Graten und Rippen bei etwa 50 %.
Low Cost
Der übliche Gesenkschmiedeprozess umfasst im Wesentlichen das Schmieden des erhitzten Rohlings mit mehreren Walzen und anschließendes Schmieden auf einer Presse. Anschließend werden verschiedene Prozesse wie Beschneiden, Stanzen und Korrekturen durchgeführt.
Beim Pulverschmieden hingegen wird der Rohling in einem einzigen Schmiedevorgang geformt. Dadurch entfallen mehrere Prozesse und die Produktionseffizienz wird deutlich verbessert. Die Produktion kann 12 bis 15 Teile/min erreichen. Dies reduziert den Aufwand für Ausrüstung und Personal.
Darüber hinaus ist aufgrund der vorhandenen Poren der Verformungswiderstand gesinterter Teile während des Schmiedeprozesses relativ gering, sodass die erforderliche Schmiedeerwärmungstemperatur niedriger ist als beim gewöhnlichen Schmieden.
Gute mechanische Eigenschaften
Nach dem Schmiedeprozess kann die Dichte gesinterter Teile auf über 98 % erhöht werden. Dies kann die Porosität effektiv reduzieren und die Festigkeit und Zähigkeit der Teile verbessern. Darüber hinaus ist die innere Struktur pulvergeschmiedeter Teile gleichmäßig und isotrop.
Lange Lebensdauer der Form
Beim Pulverschmieden entstehen niedrige Temperaturen, keine Grate, der Oberflächenverschleiß der Gesenke ist geringer und der Druck in der Schmiedeeinheit ist deutlich geringer als beim herkömmlichen Gesenkschmieden. Daher kann die Lebensdauer der Gesenke im Vergleich zum herkömmlichen Gesenkschmieden um mehr als das Zehnfache erhöht werden.
Faktoren, die das Pulverschmieden beeinflussen
Schmiedetemperatur
Beim Pulverschmieden kann die Schmiedetemperatur die Dichte der Teile innerhalb eines bestimmten Bereichs verbessern.
Beim Pulverschmieden kann die Schmiedetemperatur die Dichte der Teile innerhalb eines bestimmten Bereichs verbessern. Studien haben gezeigt, dass bei einem Schmiededruck von eisenbasierten Teilen von 510 MPa die Schmiedetemperatur von 900 °C auf 1000 °C ansteigt und die Dichte der Teile von 99.0 % auf 99.3 % zunimmt.
Bei einer Temperatur von 1100 °C nimmt die Dichte der Teile jedoch nur geringfügig zu.
Legierungselemente
Kohlenstoff ist ein wichtiges Legierungselement. Er hat einen erheblichen Einfluss auf die Härte, Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit usw. des Materials.
Anwendung des Pulverschmiedens
Durch die Minimierung des Materialabfalls und die Verbesserung der Kornstruktur entstehen beim Pulverschmieden leichte und dennoch langlebige Teile. Besonders vorteilhaft ist es im Automobilbereich.
Pulvergeschmiedete Pleuelstange
Pulvergeschmiedete Pleuelstangen werden häufig in Automobilmotoren eingesetzt. Etwa 60 % der Motoren werden mit dieser Technologie hergestellt. Diese Pleuelstangen bieten zahlreiche Vorteile, darunter hohe Festigkeit, Präzision, hervorragende Leistung und geringes Gewicht.
BLUE ist ein professioneller Hersteller von Pulvermetallurgie, bietet eine umfassende Palette an pulvergeschmiedeten Pleuelstangenlösungen für Benzin- und Dieselmotoren. Unsere geschmiedeten Pleuelstangen aus Pulvermetall zeichnen sich durch enge Toleranzen, hohe Maßhaltigkeit und eine Dichte aus, die der von Schmiedestahl nahekommt (> 7.80 g/cm³), was zu ausgezeichneter Dauerfestigkeit und Tragfähigkeit führt.
Pulvergeschmiedete Nocke
Pulvergeschmiedete Nocken erfüllen die Leistungsanforderungen von Nockenwellen für Automotoren hervorragend und ermöglichen gleichzeitig erhebliche Materialeinsparungen und geringere Produktionskosten.
Synchronzahnringe
Pulvergeschmiedete Synchronringe auf Eisenbasis sind um 40 % günstiger als herkömmliche Zahnringe auf Kupferbasis.
Durch Pulverschmieden wird eine effektive Verdichtung von Bauteilen erreicht. Beispielsweise kann Stahl eine Dichte von 7.85 g/cm³ erreichen. Dies bietet die Vorteile hoher Effizienz, niedriger Kosten und der Großserienproduktion von Hochleistungsprodukten.
Im Vergleich zum herkömmlichen Schmiedeverfahren können durch Pulverschmieden Teile mit höherer Präzision und geringerer Rauheit hergestellt werden. Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich.
| Parameter | Schmiedeteile | Pulvergeschmiedet [Kunst |
|---|---|---|
| Maßschwankung / 100mm (mm) | ± 1.5 | ± 0.2 |
| Maßgenauigkeit (mm) | IT13 bis IT15 | IT6 bis IT9 |
| Oberflächenrauheit (μm) | ≥12.5 | 0.8 bis 3.2 |
| Oxidschicht / Grat | Haben | Habe nicht |
| Lebensdauer der Form /10,000 Stück | 0.4 | 4 bis 10 |