AMT | Umfassende Anleitung zum Pulverspritzgießen: Sekundäroperationen

Date：2025-05-22   Views：1017

Überblick über Sekundäroperationen in PIM

Sekundäroperationen sind ein wesentlicher Bestandteil des Pulverspritzgießprozesses (PIM) und machen oft etwa 60 % der kosteneffektiven Leistung des Endprodukts aus. Diese Operationen verbessern die Eigenschaften und Präzision von PIM-Produkten und fügen finale Details hinzu, die durch den primären Formgebungsprozess nicht erreichbar sind. Obwohl Schritte wie Schleifen und Bearbeitung teuer sind, kann die Verwendung eines PIM-Rohlings das finale Bearbeiten erleichtern und kosteneffektiver gestalten. Sekundäroperationen stellen sicher, dass das Produkt die gewünschten Spezifikationen und Einsatzbedingungen erfüllt. Sie umfassen Wärmebehandlung, Entfernen von Verarbeitungsmakeln, Ausrichten von Komponenten, Schleifen kritischer Oberflächen, Legieren oder Aufkohlen äußerer Oberflächen, Hinzufügen von Präzisionslöchern oder Gewinden, Elektroplattieren oder Lackieren, Montieren oder Fügen von Teilen, Polieren von Oberflächen, Kugelstrahlen zur Verbesserung der Ermüdungslebensdauer und verschiedene Glätt- oder Verdichtungsverfahren zur Porenentfernung. Die finale Inspektion ist ebenfalls entscheidend, um die Produktkonformität mit Spezifikationen sicherzustellen. Diese Sekundäroperationen folgen traditionellen Fertigungsprotokollen und sind entscheidend für die Anpassung von PIM-Produkten an spezifische Anwendungen.

Umformschritte

Kaltumformung

Die Kaltumformung wird verwendet, um metallische Bauteile, die nach dem Sintern leicht verzogen sind, zu glätten oder zu richten. Dieser Prozess kann zu einer geringeren Dimensionstreuung führen und ist oft auf eine Oberfläche oder ein Merkmal lokalisiert. Sprode Materialien verfügen nicht über diese Fähigkeit, was ihre Flexibilität in den endgültigen Dimensionen einschränkt. Für die Massenproduktion wird Prägen mit automatisierten Ausrüstungen durchgeführt. Kaltumformung bietet mehrere Vorteile im PIM-Prozess. Sie kann die Maßgenauigkeit von Bauteilen verbessern und deren mechanische Eigenschaften durch Kalthärtung erhöhen. Der Prozess ermöglicht auch die Korrektur kleiner Verzerrungen, die während des Sinterns aufgetreten sein können. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Kaltumformung nur für Materialien geeignet ist, die über ausreichende Duktilität verfügen.

Heißumformung

Heißumformungs- und Heißverdichtungstechniken werden verwendet, um volle Dichte und verbesserte Eigenschaften zu erreichen, was für Hochzuverlässigkeitsanwendungen in der Elektronik, Medizin, Luft- und Raumfahrt sowie Ölbohrtechnik entscheidend ist. Ein Ansatz besteht darin, das Kompaktat spät im Sinterzyklus zu pressurieren. Der erste Teil des Sinterzyklus erfolgt im Vakuum, und dann wird der Ofen mit Hochdruckgas zurückgefüllt, bevor er abkühlt. Dies erfordert einen dickwandigen Vakuum-Sinterofen, um den Druck sicher aufrechtzuerhalten, der bis zu 100 MPa (15 ksi) betragen kann. Heißumformung ist besonders vorteilhaft für die Herstellung hochdichter Bauteile mit verbesserten mechanischen Eigenschaften. Durch das Aufbringen von Druck während des Sinterprozesses können Restporen eliminiert werden, was zu einer gleichmäßigeren Mikrostruktur und verbesserten Materialleistung führt.

Bearbeitung und Oberflächenbehandlungen

Bearbeitung

Die Bearbeitung beinhaltet die Entfernung von Masse vom gesinterten Produkt, um Merkmale hinzuzufügen, die nicht in das ursprüngliche PIM-Werkzeug integriert werden konnten. Häufige Bearbeitungsoperationen umfassen das Hinzufügen von Gewinden, Hinterschnitten, Nuten und Sondermerkmalen. Polieren ist eine weitere häufige Operation, die an gesinterten PIM-Komponenten durchgeführt wird. Die Pulverchemie oder Mikrostruktur kann angepasst werden, um diese Schritte zu erleichtern. Zum Beispiel enthält PIM-Edelstahl oft eine kleine Menge an Keramikpulver, um das Polieren zu erleichtern, und PIM-Stähle können Mangan-sulfid hinzugefügt bekommen, um die Standzeit des Schneidwerkzeugs zu verbessern. Die Bearbeitung wird minimiert und nur verwendet, um Abmessungen oder Merkmale anzupassen.

Oberflächenbehandlungen

Oberflächenbehandlungen sind für PIM-Komponenten üblich, um Funktion oder Ästhetik zu verbessern. Diese umfassen Beschichten, Spritzen, Lackieren, Polieren, Reinigen, Eloxieren, Plattieren, Versiegeln und Laserglasieren. Elektroplattieren wird für verbesserte Ästhetik oder Korrosionsbeständigkeit verwendet. Die meisten elektroplattierten Beschichtungen sind auf Eisenlegierungen, wobei Materialien wie Chrom, Nickel, Kupfer, Gold, Zink, Silber oder Kadmium verwendet werden. Im Gegensatz zur traditionellen Pulvermetallurgie ist die gesinterte PIM-Struktur nahezu porenfrei, wodurch Elektroplattierverfahren im Wesentlichen dieselben sind wie bei anderen Materialien angewendet.

Wärmebehandlungsprozesse

Wärmebehandlungen werden verwendet, um die Phasen, Mikrostruktur, Eigenschaften und Verteilung der Legierungselemente nach dem Sintern anzupassen. Die Wärmebehandlung von PIM-Materialien folgt Zeitplänen, die für geschmiedete und gegossene Materialien etabliert wurden. In einigen Fällen können Wärmebehandlungen in den Sinterzyklus in einem als Sinterhärten bekannten Prozess integriert werden. Etwa 60 % der PIM-Eisenprodukte durchlaufen eine Nachsintern-Wärmebehandlung. Zum Beispiel sind bei PIM-Werkzeugstählen Wärmebehandlungen erforderlich, um eine hohe Härte-Mikrostruktur für Stärke und Verschleißfestigkeit zu entwickeln. Die Kohlenstoffkontrolle ist im PIM-Prozess entscheidend, da Kontaminationen die Wärmebehandlungsreaktion beeinflussen können.

Qualitätskontrolle und Prüfung

Qualitätsprüfungen sind ein kritischer Teil des PIM-Produktionsprozesses, um die Lieferung nach Spezifikation sicherzustellen. Viele PIM-Betriebe verfügen über registrierte Qualitätssysteme wie ISO 9001 für Eigenproduktion und ISO 9002 für Auftragsproduktion. Das Ziel ist es, Fehler zu erfassen, sobald sie auftreten, anstatt nach der Fertigung. Tests können an Fertigungs- oder Einsatzorten durchgeführt werden, und mit geeigneten Qualitätssystemen können Benutzer Lieferungen ohne Inspektion akzeptieren. Statistische Prozesskontrolle (SPC) wird verwendet, um Drifts von Standardbedingungen zu bewerten und das Produkt während des gesamten PIM-Prozesses innerhalb eines akzeptierten Bereichs zu halten. Zerstörungsfreie Verfahren wie Ultraschall, Röntgendurchleuchtung oder Wirbelströme werden ebenfalls für die Defekterkennung und Qualitätskontrolle eingesetzt.