Sintern und der Metallspritzgussprozess

Sintern ist ein Verfahren, bei dem ein Material bis knapp unter seinen Schmelzpunkt erhitzt wird, ohne es zu verflüssigen. Dies dient typischerweise dazu, die Metallpartikel zu verbinden und die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Als üblicher Bestandteil des Metallpulverspritzgussverfahrens (MIM), ermöglicht das Sintern, dass die Atome eines Materials über ihre Grenzen hinweg diffundieren, miteinander verschmelzen und ein zusammenhängendes Werkstück bilden. Es wird besonders häufig zur Formgebung von Metallen mit hohen Schmelzpunkten wie Molybdän und Wolfram eingesetzt, da das Material dabei nicht tatsächlich schmelzen muss.

Hier geben wir einen Überblick über das Sintern im Metallpulverspritzgussverfahren (MIM) und zeigen, wie es sich vom Sintern in traditionellen metallurgischen Verfahren unterscheidet.

Überblick über das Sintern im MIM-Verfahren

Die beim Sintern verwendeten Bindemittel sind typischerweise Polymere wie Wachs und Polypropylen, die sich mit dem Metallpulver zu einem Ausgangsmaterial vermischen.

Während des MIM-Verfahrens wird das Ausgangsmaterial erhitzt, wodurch das Bindemittel verflüssigt wird und das Metallpulver in eine Form transportiert. Sobald der Formhohlraum mit dem Material gefüllt ist, wird die Form abgekühlt, um das Bindemittel und das Metallpulver zu verfestigen. Anschließend öffnet sich die Form und gibt das Bauteil frei - in diesem Stadium wird das Teil als „Grünling“ bezeichnet.

Verfahren wie katalytische Prozesse, Lösungsmittel und Erhitzen entfernen die Bindemittel. Dadurch entsteht ein zerbrechliches, poröses Material, das nun als Braunling bezeichnet wird. Anschließend werden die Teile in einer Schutzatmosphäre gesintert, um unerwünschte chemische Reaktionen zu verhindern.

Beim MIM wird häufig das Flüssigphasensintern eingesetzt, bei dem das Metall teilweise aufgeschmolzen wird. Nach der Erstarrung weist das Endprodukt mechanische und physikalische Eigenschaften auf, die mit denen von Teilen vergleichbar sind, die mit herkömmlichen Metallbearbeitungstechniken hergestellt wurden.

Wie verbessert das Sintern das Bauteil?

Knetlegierungen können je nachdem, ob sie in Walzrichtung oder quer zur Walzrichtung geprüft werden, unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Beim MIM findet dieser Prozess nicht statt, daher haben die Teile in der Regel in alle Richtungen gleichmäßige Eigenschaften. Diese fehlende Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften ist auch auf die gleichmäßige Mikrostruktur des Metalls zurückzuführen.

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Wie Sie sehen, sind gesinterte MIM-Teile äußerst reproduzierbar und weisen ähnliche Eigenschaften wie ihre traditionell gefertigten Gegenstücke auf.

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