Prozessentwicklung für das Mikro-Pulverspritzgießen von ... - FZK

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3 Stand der Forschung Abbildung 3.8 Der optimale Pulverfüllgrad in Abhängigkeit von der Dichte nach German [GER 90-6]. German & Bose [GER 97-3] ermittelten den optimalen Pulverfüllgrad einer Formmasse unter Verwendung eines Drehmoment-Rheometers. Eine sukzessive Steigerung des Pulver-zu- Binder-Verhältnisses hatte eine Erhöhung des Drehmoments zur Folge. Eine Überschreitung des kritischen Füllgrads führte zu einer deutlichen Zunahme des Drehmoments sowie zu einem unruhigen Drehmomentverlauf. Abbildung 3.9 verdeutlicht dieses Verhalten. Abbildung 3.9 Exemplarisches Drehmoment-Zeit-Diagramm einer Formmasse mit sukzessiv gesteigertem Pulverfüllgrad [GER 97-3]. 24
3 Stand der Forschung Der optimale Füllgrad kann nach German [GER 90-7] basierend auf dem kritischen Pulverfüllgrad wie folgt abgeschäzt werden: Φ = 0 , 96 * Φ (Formel 3-2) O D Φ O : Optimaler Pulverfüllgrad Φ D : kritischer Füllgrad in Abhängigkeit von der Partikelgröße Rath et al. [RAT 01-1] haben eine pulverabhängige Beurteilung von Spritzgießformmassen bei konstanten Prozessparametern in einem Drehmoment-Rheometer durchgeführt und konn- ten eine Korrelation zwischen dem Knetverhalten und der in einem HKV (HKV- Hochdruckkapillarviskosimeter) ermittelten scheinbaren Viskosität der Formmassen nachwei- sen. Allerdings haben Rath et al. [RAT 01-2] gezeigt, dass eine reine Betrachtung des End- drehmoments zur Beurteilung von Formmassen nicht ausreicht. Bei Überschreitung des im Rahmen von Dichtemessungen ermittelten kritischen Füllgrads wurden jedoch ein stark schwankendes Knetverhalten sowie ein fehlendes Einstellen eines Gleichgewichtszustandes beobachtet. Ein derartiges Knetverhalten kann somit als ein Anzeichen für eine Überfüllung der Formmasse gewertet werden. Takahashi et al. [TAK 88] haben ebenfalls das Knetverhalten von Formmassen untersucht. Auf unterschiedlichen Pulvern und Bindern basierende Füllstudien haben gezeigt, dass bei steigendem Pulverfüllgrad zunächst ein Anstieg des Drehmoments zu verzeichnen ist. Bei einer Überschreitung des kritischen Füllgrads sinkt das Drehmoment auf niedrigere Drehmomente als dies bei geringeren Füllgraden der Fall ist, da der Binder nicht ausreicht, um Hohlräume zwischen den einzelnen Pulverpartikeln zu füllen. Entsprechend ergibt sich durch die mangelnde Benetzung ein verminderter Widerstand der Suspension. Grundsätzlich werden vier mögliche Typen von Drehmoment-Zeit-Verläufen unterschieden (Abbildung 3.10): I) Das Drehmoment sinkt und wird nach ausreichender Knetdauer konstant. II) Das Drehmoment nimmt mit zunehmender Knetdauer stetig ab. Dieses Verhalten wird als typisch für Formmassen klassifiziert. III) Bei niedrigen Füllgraden grober Pulver sinkt das Drehmoment für circa fünf bis zehn Minuten ab und steigt anschließend wieder leicht an. IV) Hochgefüllte Formmassen mit Füllgraden nahe oder über dem kritischen Füllgrad weisen zunächst ein absinkendes Drehmoment auf. Nach circa fünf bis zehn Minuten 25
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Enddrehmoment [Nm] 20 18 16 14 12 1
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Knetenergie [kJ] 700 600 500 400 30
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7 Ausblick Voraussetzung für diese
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Literaturverzeichnis strain in coni
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Literaturverzeichnis GER 96-4 R.M.
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Literaturverzeichnis KRA 06 W. Krau
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Literaturverzeichnis MCL 35 J.C. Mc
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Literaturverzeichnis REG 03 P. Rege
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Literaturverzeichnis WRI 89 H. A. W
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Abkürzungsverzeichnis APT Ammonium
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Abbildungsverzeichnis Abbildung 4.1
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Tabellenverzeichnis Tabellenverzeic
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Anhang A: Materialien 1 Herstellera
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Hersteller: Metal Tech Pulver: MT W
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Hersteller: H.C. Starck Pulver: HC2
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Hersteller: Zigong Cemented Carbide
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Hersteller: Chongyi Zhangyuan Tungs
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2 Herstellerangaben zu verwendeten
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Anhang B: Messdaten Anhang B: Messd
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Stearinsäure Anhang B: Messdaten 2
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56 Vol.% HC250s + 44 Vol.% L/ P = 9
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60 Vol.% HC250s + 40 Vol.% PPS 55 V
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49 Vol.% W + 1 Gew.% La2O3 + 51 Vol
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Anhang B: Messdaten Berechnung des
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Anhang B: Messdaten 5 Bestimmung de
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Anhang B: Messdaten 55 Vol.% HC250s
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56 Vol.% HC250s + 44 Vol.% L/ P = 8
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Anhang B: Messdaten 56 Vol.% HC250s
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Heizrate: 5 K / min Dauer der Lösu
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Anhang B: Messdaten 7 Bestimmung de
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Anhang B: Messdaten 8 Chemische Vol
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Anhang B: Messdaten 9 Mittels He-Py
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Richtversuch der Probe 3 (W + 1 Gew
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Anhang C: Prozessparameter Anhang C
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2 Spritzgießparameter Kavität: Sc
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Kavität: Scheibe Formmasse: 50 Vol
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Kavität: Zugprobe Formmasse: 56 Vo
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Kavität: Kerbschlagbiegeprobe Form
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Kavität: Mikro-Zugprobe Formmassen
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Kavität: Mikro-Zugprobe Formmassen
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Kavität: Getriebegehäuse Formmass
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