In der pulvermetallurgischen Produktion ist die Qualität des Rohmaterials eine Voraussetzung für Produktleistung, Prozessstabilität und Ausbeute. Im Gegensatz zum herkömmlichen Schmelzen, bei dem Zusammensetzung und Mikrostruktur direkt durch die Schmelze eingestellt werden können, werden die in der Pulvermetallurgie verwendeten Rohstoffe im Wesentlichen bei der Ankunft in der Fabrik fertiggestellt. Jegliche Abweichungen in der Partikelgröße, Morphologie, Reinheit oder Verunreinigungen verstärken sich in jeder Phase des Pressens und Sinterns und führen zu Problemen wie ungleichmäßiger Dichte, Rissen und Leistungsstreuung. Daher ist die Einrichtung eines umfassenden und durchsetzbaren Qualitätskontrollsystems ein Kernelement zur Sicherstellung einer qualitativ hochwertigen Entwicklung der Branche.
Die Hauptaufgabe der Rohstoffqualitätskontrolle besteht darin, wissenschaftliche Akzeptanzstandards festzulegen. Diese Standards sollten drei Aspekte abdecken: chemische Zusammensetzung, physikalische Eigenschaften und Prozesskompatibilität. Die chemische Zusammensetzung stellt sicher, dass der Gehalt an Matrix und Legierungselementen den Designanforderungen entspricht. Zu den physikalischen Eigenschaften gehören die Partikelgrößenverteilung, die Schüttdichte, die Fließfähigkeit und die morphologischen Eigenschaften, die sich direkt auf das Formungs-, Füll- und Sinterschrumpfungsverhalten auswirken. Die Prozesskompatibilität erfordert die Bewertung der Leistung des Pulvers innerhalb eines bestimmten Prozessfensters unter Berücksichtigung spezifischer Produkt- und Geräteparameter. Akzeptanzkriterien müssen datengesteuert- sein und Urteile, die ausschließlich auf Erfahrung basieren, vermeiden, wodurch potenziell nicht{4}}konforme Produkte an der Quelle eliminiert werden.
Die umfassende und genaue Umsetzung von Prüfmethoden ist eine weitere Säule der Qualitätskontrolle. Zu den häufig verwendeten Methoden gehören die Laser-Partikelgrößenanalyse zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung, Rasterelektronenmikroskopie zur Beobachtung der Partikelmorphologie und Oberflächenreinheit, Sauerstoff-, Stickstoff- und Wasserstoffanalysatoren zur Bestimmung des Gasgehalts sowie Hall-Effekt-Durchflussmesser zur Beurteilung der Fließfähigkeit. Für kritische Materialien können auch Sinteraktivitätstests durchgeführt werden, um deren Verdichtungskapazität unter einem bestimmten Prozess vorherzusagen. Die Tests sollten von geschulten Fachleuten gemäß den Verfahren durchgeführt werden und es sollten vollständige Aufzeichnungen geführt werden, um ein nachverfolgbares Qualitätsarchiv zu erstellen.
Ebenso unverzichtbar ist die Prozesskontrolle. Von der Rohstofflagerung über die Zonenlagerung bis hin zur Materialausgabe sollten „First-in, first-out“- und Kontaminationspräventionsmaßnahmen strikt umgesetzt werden, um eine Verschlechterung der Pulverleistung aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit oder Kreuzkontamination zu vermeiden. Bei Pulvern, die eine Vorbehandlung erfordern, sollten Parameter für Prozesse wie Trocknen, Reduzieren oder Sieben standardisiert werden und Schlüsselindikatoren sollten nach der Behandlung erneut getestet werden, um sicherzustellen, dass das behandelte Pulver weiterhin den Produktionsanforderungen entspricht. Eine Überprüfung vor dem Mischen des Pulvers und erforderliche Vortests können die Auswirkungen geringfügiger Unterschiede zwischen den Chargen auf nachfolgende Prozesse effektiv abfangen.
Auf der Ebene der kontinuierlichen Qualitätsverbesserung sollte ein Lieferantenbewertungs- und Feedbackmechanismus eingerichtet werden, um Testdaten mit der Produktleistung zu korrelieren, gemeinsame Faktoren mit Einfluss auf die Qualität zu identifizieren und Beschaffungs- und Akzeptanzstrategien entsprechend zu optimieren. Gleichzeitig müssen recycelte Pulver separat getestet und ihre Verwendungsquote begrenzt werden. Um ihre Eignung zu überprüfen und zu verhindern, dass die Ansammlung von Verunreinigungen die Qualität der Endprodukte beeinträchtigt, sollten Tests in kleinem Maßstab durchgeführt werden.
Insgesamt handelt es sich bei der Qualitätskontrolle pulvermetallurgischer Rohstoffe um ein systematisches Projekt, das Eingangskontrolle, Prozessüberwachung und kontinuierliche Verbesserung umfasst. Nur durch die Einhaltung von Standards, die Durchführung präziser Tests und die Umsetzung eines wissenschaftlichen Managements in jeder Phase können zuverlässige Garantien für eine stabile Produktion und leistungsstarke Produkte gegeben werden, wodurch eine solide Grundlage für die Verbesserung der zentralen Wettbewerbsfähigkeit der Branche gelegt wird.