Der Umformprozess von pulvermetallurgischen Teilen ist ein entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Metall- oder Legierungspulvern in Grünkörper mit vorgegebenen geometrischen Formen und ausreichender Grünfestigkeit. Seine Qualität bestimmt direkt den späteren Sintereffekt und die Leistung des Endprodukts. Dieser auf Druck basierende Prozess ermöglicht es, loses Pulver in einer Form mit hoher Dichte anzuordnen und seine Form zu fixieren. Dies bietet Vorteile bei der endkonturnahen Formung und Massenproduktion und spielt daher eine wichtige Rolle in der modernen Fertigung.
Der grundlegende Prozess der pulvermetallurgischen Umformung ist das Formpressen. Zunächst wird eine festgelegte Pulvermenge gleichmäßig in den Formhohlraum gefüllt. Mittels einer mechanischen oder hydraulischen Presse wird ein stabiler Druck senkrecht zur Pressrichtung ausgeübt, wodurch sich die Pulverpartikel unter Druck aneinander annähern und eine plastische Verformung oder einen Bruch erfahren, wodurch ein dichter Grünkörper entsteht. In diesem Stadium beeinflussen die Partikelgrößenverteilung, die morphologischen Eigenschaften und der Schmiermittelgehalt des Pulvers erheblich den Reibungswiderstand zwischen den Partikeln und die Gleichmäßigkeit der Füllung und bestimmen so die Gleichmäßigkeit der Grünkörperdichte und der Entformungsleistung. Durch einen angemessenen Pressdruck und eine angemessene Haltezeit kann die durch elastische Nachwirkungen verursachte Dimensionsrückfederung verringert und die Formbeständigkeit verbessert werden.
Beim Formpressen ist die Formgestaltung eine entscheidende Voraussetzung für den Prozesserfolg. Bei den Hohlraumabmessungen müssen die lose Dichte, das Kompressionsverhältnis und die Sinterschrumpfung des Pulvers umfassend berücksichtigt werden, um die Maßhaltigkeit des Endprodukts nach dem Sintern sicherzustellen. Das Formmaterial sollte über eine hohe Verschleißfestigkeit und ausreichende Festigkeit verfügen, um Verschleiß und Ermüdung durch wiederholte Hochdruckbelastung standzuhalten. Darüber hinaus können bei komplexen Strukturteilen mehrstufiges, multidirektionales Pressen oder kombinierte Formen verwendet werden, um Dichtegradienten und die Bildung toter Zonen zu reduzieren.
Um die Formqualität weiter zu verbessern und sich an komplexe Formanforderungen anzupassen, hat die Industrie verschiedene spezielle Formverfahren entwickelt. Beim isostatischen Pressen werden flüssige oder gasförmige Medien verwendet, um einen gleichmäßigen Druck in alle Richtungen auf das Pulver auszuüben. Dadurch entsteht ein Grünkörper mit einer gleichmäßigeren Dichteverteilung, der für große oder unregelmäßig geformte Teile geeignet ist. Beim Spritzgießen wird Pulver mit einem Polymerbindemittel zu einer Paste vermischt, die dann über eine Spritzgießmaschine in den Formhohlraum eingespritzt wird. Es eignet sich für die Produktion kleiner, komplexer und großvolumiger Kleinteile. Das Bindemittel kann vor dem Sintern entfernt werden, um einen Grünkörper mit nahezu -Endform- zu erhalten. Beim Warmpressen wird bei mäßig erhöhter Temperatur gepresst, um die Plastizität des Pulvers zu verbessern und die Reibung zu verringern, wodurch die Dichte und Festigkeit des Grünkörpers erhöht und die Schrumpfungsschwankungen beim Sintern verringert werden.
Ebenso wichtig ist die Kontrolle der Prozessparameter während des Formprozesses. Der erforderliche Druck muss je nach Materialsystem und Produktform optimiert werden. Übermäßiger Druck kann zu Formverschleiß und Pulverkaltschweißen führen, während unzureichender Druck zu unzureichender Dichte und leichter Verformung beim Sintern führt. Die Pressgeschwindigkeit beeinflusst die Pulverfüll- und Entlüftungseffizienz; Eine zu hohe Geschwindigkeit kann Luft einschließen und interne Poren bilden, während eine zu langsame Geschwindigkeit die Produktionseffizienz verringert. Art und Menge des Schmiermittels müssen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einfacher Entformung und Sintersauberkeit gewährleisten, um durch Rückstände verursachte Defekte zu vermeiden.
Der fertige Grünkörper muss vor dem Eintritt in die Sinterphase einer Entformung, Inspektion und Entbinderung (zum Spritzgießen) unterzogen werden. Obwohl der Grünkörper zu diesem Zeitpunkt eine gewisse Festigkeit aufweist, hat er noch keine metallurgische Bindung gebildet und seine Formstabilität hängt immer noch von der Dichte und Gleichmäßigkeit des anfänglichen Formteils ab. Daher bestimmt der Formprozess nicht nur die Form des Produkts, sondern legt auch die Grundlage für die Sinterverdichtung und Leistungsentwicklung.
Insgesamt nutzt der Formprozess für pulvermetallurgische Teile hauptsächlich Pressen in Kombination mit Formoptimierung und verschiedenen speziellen Formungstechnologien, um eine frühzeitige Kontrolle über Form, Dichte und Leistung zu erreichen. Die wissenschaftliche Einstellung und Kontrolle von Pressdruck, Haltezeit, Formstruktur und Hilfsprozessparametern ist die grundlegende Möglichkeit, die Qualität von Rohlingen sicherzustellen und die Konsistenz und Zuverlässigkeit der Endprodukte zu verbessern. Es ist auch die zentrale Unterstützung für die Pulvermetallurgie, um eine Produktion mit hoher -Präzision und hoher{4}}Effizienz zu erreichen.