Das Pulverpressen ist einer der grundlegenden Schritte bei Pulvermetallurgie-ProzessBei diesem Verfahren wird feines Metallpulver mithilfe einer mechanischen oder hydraulischen Presse verdichtet, um den gewünschten Grünling zu erhalten. Das Metallpulverpressverfahren ist in vielen Branchen, wie beispielsweise der Automobil- und Luftfahrtindustrie, weit verbreitet, da es die Herstellung hochpräziser, nahezu formgenauer Bauteile ermöglicht. Das Verfahren gilt als hocheffizient, da es minimalen Materialabfall erzeugt und bei der Massenproduktion einen geringen Energieverbrauch erfordert.
Inhalte
Pulverpressverfahren
Hier sind die wichtigsten Schritte des Metallpulverpressprozesses:
Den Würfel füllen
Der Prozess des Pulverpressens beginnt mit dem Einfüllen des Metallpulvers in den Formhohlraum. Der Füllvorgang erfolgt mithilfe eines automatisierten Füllschuhs, der das Pulver gleichmäßig in den Formhohlraum einbringt.
Die Geschwindigkeit der Formfüllung hängt von der Fließfähigkeit des Pulvers ab; Pulver mit hoher Fließfähigkeit verteilen sich schneller und gleichmäßiger.
Verdichtung
Nachdem die Matrize gefüllt ist, wird sie mit Hilfe von Stempeln von oben, unten oder von beiden Seiten gepresst. Dieser Pulverpressvorgang erfolgt bei Raumtemperatur unter kontrolliertem Druck, üblicherweise zwischen 400 MPa und 800 MPa (10,000 – 120,000 psi), weshalb er auch als Kaltpressen bezeichnet wird. Die Pulvermetallurgiepresse kann entweder mechanisch oder hydraulisch sein, wodurch ein fester Grünling entsteht.
Die Presskräfte sind abhängig von:
- Materialarten wie Aluminium erfordern weniger Kraft als Eisen.
- Partikelgröße und Morphologie
- Schmiermittel vorhanden
- Zielgründichte
Auswurf
Nachdem der Grünling geformt wurde, wird er mithilfe von Auswerferstiften vorsichtig aus der Matrize ausgeworfen. Dieser Schritt wird sorgfältig durchgeführt, um Risse, Delaminationen oder Verformungen im Grünling zu vermeiden. Nun ist der Grünling bereit zum Sintern und zur weiteren pulvermetallurgischen Veredelung.
Arten des Pulverpressens
Uniaxiales Pressen
Beim uniaxialen Pressen wird der Druck auf das Pulver in einer Richtung, typischerweise vertikal, mithilfe eines Stempel-Matrizen-Systems ausgeübt. Dies Pulververdichtung Das Verfahren wird zur Herstellung von Komponenten mit geringen Kosten, hoher Effizienz und einfacher Geometrie in großen Chargen verwendet.
Beim uniaxialen Pressverfahren weist das Pulver in der Nähe der Stempeloberflächen tendenziell eine höhere Dichte und in der Mitte des Presslings eine geringere Dichte auf. Diese Dichteschwankungen können beim Sintern zu ungleichmäßiger Schrumpfung führen, was die Maßgenauigkeit beeinträchtigen oder zu Verformungen führen kann.
Isostatisches Pressen
Die Einschränkung durch ungleichmäßige Dichte bei der Matrizenverdichtung lässt sich durch isostatische Verdichtung beseitigen. Dabei wird das Metallpulver von allen Seiten gleichmäßig gepresst. Das isostatische Pressen kann heiß oder kalt erfolgen.
Kaltisostatisches Pressen
Bei dieser Pulverpresstechnik werden hydraulische Pressen bei Raumtemperatur verwendet, um Metallpulver gleichmäßig zu verdichten. Kaltisostatisches Pressen Bei diesem Verfahren wird ein Druck von etwa 34.5 MPa bis 690 MPa (5,000 bis 100,000 psi) verwendet, um den Grünkörper in die gewünschte Dichte und Form zu bringen. Diese Technik eignet sich zum Pressen von Pulvern wie Metallen, Keramiken, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen für große, komplexe Bauteile.
Heißisostatisches Pressen
Heißisotaktisches Pressen ist ein Verfahren, bei dem Pulvermetalle durch isostatischen Druck von etwa 100–200 MPa mit Gas bei einer Temperatur von 800 bis 1350 °C in die gewünschte Form gepresst werden. Der Prozess findet in einem geschlossenen Hochdruckbehälter statt, der mit hitzebeständigen Materialien ausgekleidet ist. Mit dieser Presstechnik können Sie Mikroschrumpfungen vermeiden, innere Hohlräume abdichten und die Dauerfestigkeit des Grünkörpers verbessern.
Warmverdichtung
Warmverdichtung gilt als eine der fortschrittlichsten Formen des Pulverpressens, bei der Pulver und Matrize vor der Verdichtung vorgewärmt werden. Durch die Warmverdichtung können Dichte und Festigkeit des Grünlings im Vergleich zum Pressen bei Raumtemperatur verbessert werden.
Mit steigender Temperatur kommt es zur Verdichtung und die Pulverpartikel verformen sich unter Druck leichter. Dadurch entsteht ein Rohteil mit besserer Partikelbindung und geringerer Porosität.
Mechanismus des Pulverpressens
Partikelumlagerung
In der frühen Phase der Verdichtung rücken die Pulverpartikel durch Gleiten und Drehen näher zusammen. Diese Neuanordnung füllt große Hohlräume und erhöht die Packungsdichte, ohne die Form der Partikel zu verändern.
Plastische Verformung
Mit steigendem Druck verformen sich die Partikel an ihren Kontaktpunkten dauerhaft. Diese plastische Verformung vergrößert die Bindungsflächen, reduziert die Porosität und verleiht dem Pressling eine festere und dichtere Form. Sie ist die Hauptquelle der mechanischen Festigkeit des Grünteils.
Elastische Verformung
Im Endstadium widersetzen sich die meisten Partikel weiteren dauerhaften Veränderungen und komprimieren sich stattdessen elastisch. Wird der Druck entfernt, federt der Kompaktkörper leicht zurück, was seine Größe und innere Spannung beeinflussen kann.
Werkzeuge und Ausrüstung zum Pulverpressen
Hier sind die wichtigsten Instrumente, die beim Pulverpressen verwendet werden:
Pulverpressen
Hier kommen drei Pressentypen zum Einsatz
- Mechanische Pressen: Es wird für Standardteile (bis 100 Tonnen) verwendet.
- Hydraulische Pressen: Diese Pressen verwenden unter Druck stehende Flüssigkeit, um Druck auszuüben. Diese Presse wird für Anwendungen mit hoher Kraft verwendet.
- Servoelektrische Presse: Zum Pressen des Pulvers werden Servomotoren verwendet, die eine präzise Kontrolle über Geschwindigkeit, Position und Kraft ermöglichen.
Pulvermetallurgie-Werkzeuge
Pulvermetallurgie-Werkzeuge beinhaltet Matrize, Ober- und Unterstempel, Kernstift.
Eine
Die Matrize ist der feste Hohlraum, der die äußere Form des Teils definiert. Sie hält das Pulver während des Pressens und bietet seitlichen Halt, um einer Ausdehnung entgegenzuwirken.
Oberer Stempel
Der obere Stempel bewegt sich nach unten, um Druck von oben auszuüben. Seine Oberfläche entspricht den inneren oberen Merkmalen des Teils.
Unterer Schlag
Der Unterstempel stützt das Pulver von unten und kann sich bei ein- oder doppeltwirkenden Pressen nach oben bewegen. Er formt die Unterseite des Teils und unterstützt das Auswerfen.
Kernstift
Kernstifte werden verwendet, wenn Teile Innenlöcher oder komplexe Innenformen erfordern.
Vorteile des Pulverpressens
Materialeffizienz und Abfallreduzierung
Das Pulverpressen ist äußerst effizient, da dabei über 97 % des Rohmaterials verwendet werden, was im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren wie der maschinellen Bearbeitung oder dem Gießen zu minimalem Abfall führt.
Near-Net-Shape-Fertigung
Komponenten, die durch Pulverpressen hergestellt werden, erfordern nach der Verdichtung in der Regel kaum bis gar keine Bearbeitung. Das Verfahren erzeugt Teile, die ihren endgültigen Abmessungen sehr nahe kommen, wodurch der Bedarf an Nachbearbeitungen reduziert wird.
Fähigkeit, komplexe Geometrien zu erstellen
Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil des Pulverpressens besteht darin, dass es die Herstellung von Teilen mit komplizierten inneren Merkmalen, dünnen Wänden und anderen komplexen Formen ermöglicht, die auf andere Weise nur schwer oder teuer herzustellen sind.
Herstellung einzigartiger Materialkombinationen
Mithilfe des Pulverpressens können Sie durch die Mischung unterschiedlicher Pulver Bauteile mit maßgeschneiderten Eigenschaften herstellen.
Kosteneffizienz für die Produktion großer Stückzahlen
Das Pulverpressen eignet sich aufgrund seiner schnellen Zykluszeiten, des geringen Materialabfalls und der minimalen Nachbearbeitung hervorragend für die Massenproduktion. Dies macht es ideal für Branchen wie die Automobil- und Elektronikindustrie.
BLUE ist ein professionelles Pulvermetallurgie-Unternehmen in China und bietet eine breite Palette an Standardteilen ohne Werkzeugkosten an. Sie können Teile direkt auf unserer Website durchsuchen und vergleichen. E‑Zigarette SHOP Seite, auf der Sie online auswählen und bestellen können. Ein herunterladbare Produktliste ist auch zur einfachen Bezugnahme vorgesehen. Wenn das Teil, das Sie benötigen, nicht aufgeführt ist, unterstützen wir auch kundenspezifische Pulvermetallurgieteile basierend auf Ihren Vorgaben.