Sinterformteile - Walther Flender

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ML Sinter Solutions Seite 08 1. Schritt: Die Pulvervorbereitung Für Sinterstahl ist Eisenpulver in elementarer Form der Basisrohstoff. Dem reinen Eisenpulver werden für bestimmte Eigenschaften verschiedene Metallpulver über spezielle Legierungsmischtechniken beigemengt. Eine möglichst homogene Pulvermischung ist wichtig für gleichmäßige Querschnittseigenschaften innerhalb des Formteils. Kupfer steigert die Festigkeit und Streckgrenze, vermindert aber die Bruchdehnung. Nickel verbessert ebenfalls die Festigkeit und erleichtert die Schweißbarkeit. Cu-Ni-Verbindungen begrenzen die Volumen- und Maßveränderungen während des Sinterprozesses. Kohlenstoff (Graphit) in geringer Dosis erhöht die Festigkeit und Härte und verbessert die nachfolgende Wärmebehandlung. Phosphor begünstigt die Festigkeit und Dehnung, führt aber zu höherer Sinterschwindung. Gleitmittel werden beigegeben, um die Pressbarkeit der Pulvermischung zu möglichst hoher Dichte zu erleichtern. 2. Schritt: Das Pressen Zum Pressen wird das Pulver durch Volumendosierung dem Füllraum des Werkzeuges zugeführt. Beim Pressen komprimiert das Pulver von der Fülldichte auf die Pressdichte und erreicht eine Volumenverminderung um den Faktor 2 bis 2,5. Der Pressdruck des Stempels bestimmt den Grad der Verdichtung und liegt im Mittel bei 60 KN/cm 2 für eine Werkstoffdichte von ca. 7,2 g/cm 3 . Aus der Größe der Pressfläche und dem Pressdruck lässt sich die Presskraft bzw. die Pressengröße bestimmen oder auch die bei gegebener Pressengröße herstellbare Pressfläche. Durch den Pressvorgang werden die Pulverteilchen nur durch Verklammerung und Kaltschweissung zusammengehalten. Der so entstandene Pressling ist noch nicht belastbar, sehr bruchempfindlich und wird als Grünling bezeichnet. 3. Schritt: Das Sintern Die Pressteile (Grünlinge) werden in Durchlauföfen mit abgestuften Temperaturbereichen (Anwärmen, Sintern, Abkühlen) wärmebehandelt. Der Sintervorgang erfolgt in der Regel unter reduzierender Atmosphäre in einem Wärmebereich, der bei ca. 80 % der Schmelztemperatur des Basismaterials liegt und dauert 60 Minuten. Während der Sinterung entstehen durch Diffusion an den Berührungsstellen der Pulverkörner neue Kristallite, die für den Zusammenhalt der an sich heterogenen Pulvermischung verantwortlich sind. Der Sinterprozess wird durch eine Abkühlphase von ca. 90 Minuten abgeschlossen. Das beigegebene Gleitmittel dampft in der Anwärmphase aus und beeinträchtigt die Werkstoffeigenschaften nicht.
ML Sinter Solutions Seite 09 4. Schritt: Nachbehandlungen Kalibrieren Das gesinterte Teil wird in einem dem Presswerkzeug ähnlichen Kalibrierwerkzeug mit Drücken von 60 bis 80 KN/cm 2 nachverdichtet. Dabei werden die mechanischen Eigenschaften durch die Kaltverfestigung verbessert und auch die Maßgenauigkeit und Oberflächengüte erheblich gesteigert. Vor allem die weicheren Werkstoffe der Sint-C-Klasse lassen sich durch das Kalibrieren in ihren Eigenschaften noch einmal deutlich verbessern. Härten Falls die werkstoffeigene Sinterhärte und eine Steigerung durch Dampfbehandlung (siehe Oberflächenbehandlung) nicht ausreichend sind, können kohlenstoffhaltige Sinterstähle nach verschiedenen Verfahren gehärtet werden. Eine gute Härtbarkeit ergibt sich bei geringer Porosität und einer möglichst gleichmäßigen Dichteverteilung im Bereich von Querschnittsveränderungen. Konstante Härtetiefen bei Oberflächenhärtung erfordern eine Mindestdichte von 7 g/cm 3 , um das Eindringen der Aufkohlmittel bei geringerer Porosität in tiefere Bereiche zu verhindern. Wegen der Gefahr des Härteverzuges bei maßgenauen Teilen ist ein verzugsarmes Nitrieren oder Karbonitrieren bei chromhaltigem Material zu empfehlen. Hierbei bilden sich sehr verschleissfeste Randschichten. Oberflächenbehandlung Die Sinterteile haben auf Grund der Porosität eine große Reaktionsoberfläche, so dass gasförmige oder flüssige Medien leicht nach innen dringen können. Dies ist ein Vorteil bei Behandlung mit korrosionshemmenden Medien, z. B. bei der Wasserdampfbehandlung in einer mit 500 °C überhitzten Wasserdampfatmosphäre, durch die Eisenoxid in der Randschicht gebildet wird. Damit wird ein fast vollständiger Porenverschluss und zusätzlich eine höhere Verschleißfestigkeit erreicht. Ein gewünschter Korrosionsschutz lässt sich durch Tränken der Sinterteile in Korrosionsschutzöl erzielen. Eine bessere Langzeitwirkung und günstigere Gleiteigenschaften erzielt ein nachfolgendes Phosphatieren. Metallische Überzüge wie das galvanische Verzinken und Vernickeln haben bessere Schutzwirkungen, beeinträchtigen aber durch ihre Schichtdicke >15 µm die Maßgenauigkeit.
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