Pulvermetallurgie in Automobilanwendungen

Mit dem technologischen Fortschritt findet die Pulvermetallurgie in Automobilanwendungen immer mehr Verbreitung.

Wissen Sie, wie viele Pulvermetallteile in einem Auto stecken?

Laut „Advance in Powder Metallurgy“ werden in Automobilen über 1,000 pulvermetallurgische Teile verwendet. Das Normalgewicht für Sinterteile für US-Fahrzeuge liegt zwischen 13 und 45 kg.

Pulvermetallurgische Werkstoffe im Automobil

Die Pulvermetallurgie-Prozess verwendet eine breite Palette von Rohstoffen, darunter:

• Eisen
• Stahl
• Legierte stähle
• Edelstahl
• Kupfer
• Aluminium
• Titanlegierungen
• Keramik
• Weichmagnetische Materialien

Eisen

Wenn Sie die Wirtschaftlichkeit berücksichtigen und die mechanischen Eigenschaften des Produkts nicht hoch sind, können Sie Eisen wählen. Zum Beispiel ölhaltige Lager auf Eisenbasis, Textilmaschinenzubehör, Zubehör für Rippenformpistolen usw.

Alloy Steel

Legierter Stahl ist eine Stahlsorte, die einige Legierungselemente enthält. Je nach den mechanischen Leistungsanforderungen des Produkts können Sie zwischen verschiedenen legierten Stählen wählen. Gängige legierte Stahlsorten sind FN-0205, FD-0205 und FLC-4608.

Aluminium

Produkte aus Aluminiumlegierungen sind leichter und können das Fahrzeuggewicht reduzieren und so die Kraftstoffeffizienz verbessern.

Sie können es in den folgenden Produkten sehen:

• Riemenscheiben
• Ölpumpenrotoren
• Zylinderlaufbuchsen
• Stoßdämpfer

Kupfer

Kupfer, einschließlich Bronze und Messing, wird für ölimprägnierte Buchsen, Filter, Bremsbänder und Kupplungen verwendet. Aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit wird Kupfer in einigen elektrischen Kontakten, Spannungsreglern, Schutzschaltern, Relais und Kontaktbürsten eingesetzt.

Titan

Titanlegierungen sind hervorragende Legierungsmaterialien, die für ihre geringe Dichte, hohe Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit bekannt sind. Beispielsweise eignet sich Ti-6Al-4V, auch bekannt als Ti64, zur Herstellung von Einlassventilen, Steuerriemenscheiben und Kraftstoffpumpenfiltern.

MMC

Metallmatrix-Verbundwerkstoffe aus Aluminiumlegierung und Keramik zeichnen sich durch ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Steifigkeit und Duktilität aus. Hier sind einige Beispiele.

Ford verwendet MMC, um die kritische Drehzahl der Antriebswelle zu erhöhen.

Einige Honda-Motorzylinder verwenden Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasis, darunter F20C, H22A und H23A.

Keramik

Keramikpulver werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften wie hoher Härte, Verschleißfestigkeit, thermischer Stabilität und geringem Gewicht zunehmend im Fahrzeugbau eingesetzt. Keramische Materialien werden auch in Bremsbelägen und Sensoren verwendet.

Weichmagnetische Verbundwerkstoffe

gemeinsam weichmagnetische Verbundwerkstoffe  umfasst:

• Reines Eisen
• Eisen-Phosphor-Legierungen
• Eisen-Silizium-Legierungen
• Eisen-Nickel-Legierungen
• Eisen-Kobalt-Legierungen

PM-weichmagnetische Materialien werden häufig in Rotoren und Statoren von Wechselstromgeneratoren und Generatoren, ABS-Sensorringen und Pumpenwinkelsensoren eingesetzt.

Pulvermetallurgische Teile in Automobilen

Automotor

• Ölimprägniertes Lager

An ölimprägniertes Lager ist ein Lagertyp, bei dem das Öl durch eine Imprägnierungsprozess. Diese Lager werden im Pulvermetallurgieverfahren hergestellt, wodurch eine poröse Struktur entsteht, die Öl aufnehmen und halten kann.

Ölrückhaltelager werden in verschiedenen Teilen eines Automotors verwendet, einschließlich Nockenwellenlagern, Pleuellagern und Kurbelwellenhauptlagern

Vorteile von ölrückhaltenden Lagern:

• Selbstschmierend
• Reduzierte Reibung und Verschleiß
• Verlängerte Lebensdauer

• Kurbelwellen-Steuerrad

Das Kurbelwellen-Steuerrad ist ein Zahnrad, das auf der Kurbelwelle des Motors montiert ist. Es sorgt dafür, dass sich Kurbelwelle und Nockenwelle präzise synchron drehen.

• Stäbe verbinden

Es erfüllt beim Betrieb des Fahrzeugmotors folgende Aufgaben:

• Die Pleuelstange überträgt die beim Verbrennungsvorgang entstehenden Kräfte vom Kolben auf die Kurbelwelle.
• Es wandelt die lineare Bewegung des Kolbens in die zum Drehen der Kurbelwelle erforderliche Drehbewegung um.
• Die Pleuelstange trug dazu bei, den Kolben im Zylinder ausgerichtet zu halten und sorgte so für einen reibungslosen und effizienten Betrieb.

Sie bestehen üblicherweise aus hochfesten Materialien wie Schmiedestahl, Aluminium oder Titan, um den enormen Kräften standzuhalten, die während des Motorbetriebs auftreten.

• Ventilsitzringe

Ventilsitzringe bieten langlebige und hitzebeständige Sitzflächen für die Einlass- und Auslassventile des Motors. Diese Einsätze werden im Zylinderkopf dort eingesetzt, wo die Ventile auf den Zylinderkopf treffen, und gewährleisten eine dichte Abdichtung bei geschlossenen Ventilen.

• Ölpumpenrotor

Ölpumpenrotor ist für die Ölzirkulation im Motor verantwortlich. Dies schmiert bewegliche Teile, reduziert Reibung und leitet Wärme ab. Mithilfe der PM-Technologie können Sie komplexe und hochpräzise Ölpumpenrotoren konstruieren.

• Wasserpumpenscheibe

Die Funktion der Wasserpumpenscheibe dient zum Antrieb der Wasserpumpe im Verbrennungsmotor. Das Material der Wasserpumpenscheibe muss äußerst langlebig und verschleißfest sein, wie z. B. FC-0208

• Zahnriemenrad

Zahnriemenscheibe unterstützt die synchronisierte Drehung der Nockenwelle und der Kurbelwelle.

• Kurbelwellenlagerdeckel

Kurbelwellenlagerdeckel, auch bekannt als Hauptlagerdeckel, dient in erster Linie der Sicherung der Kurbelwelle im Motorblock. Darüber hinaus tragen Lagerdeckel zur Verteilung der Belastungen und Spannungen bei, die während des Motorbetriebs auf die Kurbelwelle wirken. Lagerdeckel aus Pulvermetall zeichnen sich durch eine gute Dauerfestigkeit und ein geringes Gewicht aus.

• Kurbelwellenrad

Ein Kurbelwellenrad ist ein Zahnrad, das auf der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors montiert ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Steuerkette oder den Zahnriemen anzutreiben, der wiederum die Drehung der Kurbelwelle und der Nockenwelle(n) synchronisiert.

Transmission

• Synchronkegelring

Die Hauptaufgabe der Fahrzeugsynchronisation besteht darin, die Geschwindigkeit der Gänge anzupassen und so sanftere Gangwechsel zu gewährleisten. Der Synchronkegelring verbessert nicht nur die Gangwechsel, sondern reduziert auch den Verschleiß der Synchronisation.

Bisher wurden Synchronkegelringe im Schmiedeverfahren hergestellt, das zwar hohe Festigkeit bot, aber teuer war. Der Einsatz von Pulvermetallurgie für Synchronkegelringe kann die Kosten effektiv senken und die Bauteilpräzision verbessern.

• Kupplungsnaben

Die Kupplungsnabe unterstützt das sanfte Ein- und Auskuppeln der Kupplung. Dies ermöglicht eine effiziente Kraftübertragung und sanfte Gangwechsel.

• Planetengetriebe

Ein Planetengetriebe ist ein komplexes Getriebesystem, das aus einem oder mehreren Außenrädern besteht, die sich um ein zentrales Zahnrad drehen. In einem Automatikgetriebe eines Fahrzeugs ist es ein integraler Bestandteil, der eine sanfte und effiziente Beschleunigung des Fahrzeugs ermöglicht.

Antiblockiersysteme (ABS)

• ABS-Sensorringe

Die ABS-Sensorringe In Verbindung mit den ABS-Sensoren überwachen sie die Drehzahl jedes Rades. Sie liefern dem ABS-Steuergerät die notwendigen Eingangsdaten, um ein Blockieren der Räder beim Bremsen zu verhindern.

Auspuffanlagen

Vorteile der Pulvermetallurgie in Automobilanwendungen

1. Kosten reduzieren

Im Vergleich zu Schmiede- und Gießverfahren ist die Pulvermetallurgie Sinterprozess benötigt niedrigere Temperaturen und spart mehr Energie.

Dadurch werden die Kosten der Automobilproduktion gesenkt.

2. Verbessern Sie die Präzision

PM kann Produkte mit höherer Präzision herstellen, was den reibungslosen Betrieb von Motoren und anderem Zubehör garantiert.

3. Verbesserung der Produktionseffizienz

Durch die schnelle Formgebung des Metallpulvers während der Verdichtungsprozesskönnen Sie schnell große Mengen kleiner und mittelgroßer Teile produzieren. Dies verbessert die Effizienz der Automobilproduktion.

4. Gewicht verlieren

Durch die Pulvermetallurgie können leichtere Rohstoffe verwendet und so das Gewicht der Teile reduziert werden. Beispielsweise wiegen das Aluminiumzahnrad und der Rotor in Nockenwellenverstellern für Kraftfahrzeuge nur 450 Gramm, während das Zahnrad aus Sintereisen 900 Gramm wiegt. Dies reduziert nicht nur den Kraftstoffverbrauch, sondern schont auch die Umwelt.

5. Hohe Produktchargenkonsistenz

Da alle Pulvermetallurgische Komponenten werden durch die gleiche Form hergestellt, die Leistung des gleichen Produkts ist sehr konsistent

Die Zukunft der Pulvermetallurgie in Automobilanwendungen

Die Pulvermetallurgie ist eine sich ständig weiterentwickelnde Fertigungstechnologie, die die wirtschaftliche Massenproduktion hochpräziser, komplexer Teile ermöglicht. Die Automobilindustrie setzt heute auf Automatisierung, Energieeinsparung und Umweltschutz. Die Rolle der Pulvermetallurgie ist nicht zu vernachlässigen, da sie die mechanischen Eigenschaften von Produkten verbessern und gleichzeitig die Kosten senken kann.