Vor- und Nachteile von Produkten aus der Pulvermetallurgie und des Gießens

I.Vorteile pulvermetallurgischer Produkte

Beim Vergleich pulvermetallurgischer Produkte mit Gussverfahren ist es wichtig, die folgenden Faktoren zu betrachten: Qualität, große Auswirkungen, mechanische Eigenschaften, Kosten und Anwendung. Sowohl pulvermetallurgische Produkte als auch Druckguss erfordern das Füllen einer Form, die die gewünschte Gestalt bildet. Das Formteil wird anschließend entnommen - ein Vorgang, der sich auf die Gestaltung des Teils und des Werkzeugs auswirkt. Hier enden die Gemeinsamkeiten. Beim Druckguss wird geschmolzenes Metall in eine Form gegossen, wo es erstarrt. Nach dem Entformen wird es üblicherweise mehreren Bearbeitungs- und Wärmebehandlungsschritten unterzogen. Im Gegensatz dazu wird beim Pulvermetallverfahren kaltes Pulver verwendet. (Einige Varianten beinhalten zwar das Erwärmen des Pulvers, jedoch nicht bis zum Schmelzpunkt.) Nach dem Befüllen der Form senkt sich das obere Werkzeug ab, um das Pulver zu verdichten. Anschließend öffnet sich die Form und das Teil wird ausgestoßen. Viele pulvermetallurgische Teile werden anschließend gesintert, um das Gemisch zu einem gehärteten Teil zu verbinden.

II.Worin sich pulvermetallurgische Produkte und Druckguss unterscheiden

Trotz der Ähnlichkeiten zwischen diesen Verfahren unterscheiden sich viele Vor- und Nachteile pulvermetallurgischer Produkte deutlich von denen des Gießens.

III. Qualität Beim Druckguss füllt eine turbulente Flüssigkeit den Formhohlraum.

Manchmal kann dadurch Luft eingeschlossen werden, was zu einer unvollständigen Formfüllung führt (das Material füllt die Form nicht vollständig). Oxidzunder kann in die Flüssigkeit fallen und innere Fehler verursachen; Fließlinien und Porosität treten häufig auf. Um die Integrität nach dem Gießen zu überprüfen und fehlerhafte Teile zu erkennen, sind manchmal Dichtheitsprüfungen, Röntgenaufnahmen oder andere Inspektionen erforderlich.

Einer der Vorteile der Pulvermetallurgie ist die Konsistenz. Bei jedem Zyklus wird ein gleichmäßiges Pulvergewicht in die Form eingebracht und auf dieselbe Dichte verdichtet. Wenn der Pulvermetallhersteller gute Sauberkeitspraktiken befolgt und eine Verunreinigung des Pulvers vermeidet, sind innere Fehler äußerst unwahrscheinlich.

Der zweite Vorteil ist die Kontrolle über die Mikrostruktur. Beim Druckguss wird diese durch die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt, die von Faktoren wie Oberfläche und Volumen abhängt. Die Pulvermetallurgie ermöglicht eine bessere Kontrolle der Porosität und Konsistenz sowie die Bildung feinerer Mikrostrukturen. Warum ist das für Konstrukteure wichtig? Dadurch eignet sie sich besonders gut zur Herstellung harter, zäher Teile - beispielsweise Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl.

IV.Große Auswirkungen

Druckguss wird häufig für Nichteisenwerkstoffe wie Aluminium, Magnesium und Zink eingesetzt.

Dies liegt hauptsächlich daran, dass diese Metalle niedrige Schmelzpunkte haben.

Pulvermetallurgische Produkte bieten eine größere Flexibilität bei der Materialverwendung und der Auswahl von Legierungen. Insbesondere sind neben „Standard“-Pulvermetallwerkstoffen auch Pulvermischungen möglich. Dadurch lassen sich spezifische Eigenschaften erzielen - beispielsweise hohe magnetische Eigenschaften für Motorkomponenten - sowie Metallpulver mit hohem Schmelzpunkt. Pulvermetalle bestehen üblicherweise aus einem der folgenden Materialien: Edelstahl, Eisen, Nickel, Titan, Kupfer, Silizium, Phosphor.

1. Mechanische Eigenschaften

Im Vergleich zu einigen anderen Verfahren bietet der Druckguss hervorragende Formgebungsmöglichkeiten. Sie können jedoch nahezu dieselben Gestaltungsmöglichkeiten wie bei pulvermetallurgischen Produkten nutzen, jedoch mit besseren mechanischen Eigenschaften.

Die beim Druckguss verwendeten Materialien sind nicht magnetisch. Sofern sie nicht in ein anderes Bauteil aus einem anderen Metall eingesetzt werden, gibt es dafür keine magnetischen Anwendungsmöglichkeiten. Pulvermetallische Werkstoffe bieten hingegen eine große Auswahl an magnetischen Materialien. Ein weiteres Problem bei Druckgussteilen ist, dass sie spröde sind und leicht brechen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Hauptmaterialien von Druckgussbauteilen - Zink und Aluminium - relativ weiche Metalle sind. Pulvermetallische Teile, die in der Regel aus einer Stahlvariante bestehen, halten stärkeren Belastungen stand. Durch die Verwendung stärkerer Materialien lässt sich dieselbe Form mit weniger Material erreichen, wodurch sich bei der Konstruktion von Motoren Platz und Gewicht einsparen lassen.

1. Kosten

Das Bauteildesign ist der wichtigste Kostentreiber, wobei Designs an das Formgebungsverfahren angepasst werden können. Dennoch gibt es Unterschiede zwischen Druckguss- und pulvermetallurgischen Produkten, die erhebliche Kostenauswirkungen haben.

Materialeinsatz/Ausbeute. Pulvermetallurgische Produkte weisen geringere Ausschussraten auf, was bei der Verarbeitung hochwertiger Materialien wie Kupfer und Edelstahl einen erheblichen Vorteil darstellt

Nachbearbeitung. Druckgussteile müssen fast immer entgratet werden, um den Grat zu entfernen, und benötigen außerdem einige Bearbeitungsschritte sowie möglicherweise eine Wärmebehandlung. Die meisten pulvermetallurgisch hergestellten Teile erfordern nur wenig Nachbearbeitung.

Energieverbrauch. Das Schmelzen von Metall ist energieintensiv, insbesondere bei Materialien mit höheren Schmelzpunkten. Auch das Sintern ist energieintensiv, jedoch ist der Gesamtverbrauch beim Sintern im Vergleich zum Gießen wahrscheinlich geringer.

VI. Anwendungen

Viele von uns haben in ihrer Kindheit mit Matchbox-Autos gespielt. Dies ist ein Beispiel für Druckguss. Die Metallschale des Autos hat eine komplexe Form, die sich gut für dieses Verfahren eignet. (Leider bestehen Matchbox-Autos heute aus Kunststoff.) Weitere wichtige Anwendungen des Druckgusses im Laufe der Jahre sind unter anderem: Logos an Autos, Druckguss von Eisenbahnrädern und Stangen in Zweitaktmotoren.

VII. Beide Verfahren berücksichtigen

Sowohl die Pulvermetallurgie als auch der Druckguss sind Near-Net-Shape-Verfahren. (Obwohl wir davon ausgehen, dass die Pulvermetallurgie echte Net-Shape-Teile herstellt.) In vielen Fällen bietet die Pulvermetallurgie jedoch deutliche Vorteile gegenüber dem Gießen. Die Vorteile des pulvermetallurgischen Verfahrens zeigen sich besonders bei der Verarbeitung hochwertiger Materialien mit hohem Schmelzpunkt. Bedenken Sie, dass dieses Verfahren der Metallbearbeitung eine größere Flexibilität bei der Materialverwendung bietet - und dadurch Ihre Gestaltungsmöglichkeiten für Automobilteile und zahlreiche andere Anwendungen erweitert.