Einführung in den Pulvermetallguss

Gießen ist ein Verfahren, bei dem Metall zu einer Flüssigkeit geschmolzen wird, die bestimmte Anforderungen erfüllt, und in eine Form gegossen wird. Durch Abkühlen, Erstarren und Reinigen entsteht ein Gussteil mit vorgegebener Form, Größe und Leistung.

Historische Entwicklung des Gießens
Gießen ist ein altes Fertigungsverfahren, das in meinem Land bis vor 6.000 Jahren zurückverfolgt werden kann. Mit der Entwicklung der Industrietechnik wirkt sich die Qualität großer Gussteile direkt auf die Produktqualität aus. Daher nimmt das Gießen in der Maschinenbauindustrie eine wichtige Stellung ein. Auch die Gießtechnik entwickelt sich sehr schnell, insbesondere im späten 19. und in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts, als viele neue Gießverfahren aufkamen, beispielsweise Niederdruckgießen, Keramikgießen und Stranggießen, die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts verbessert und praktisch eingesetzt wurden.

Aufgrund der heutigen Anforderungen an Gussqualität, Gießgenauigkeit, Gießkosten und Automatisierung entwickelt sich die Gießtechnik in Richtung Präzision, Großmaßstäblichkeit, hoher Qualität, Automatisierung und Sauberkeit. So hat sich mein Land in den letzten Jahren bei der Präzisionsgusstechnik, der Stranggießtechnik, der Sondergusstechnik, der Gießautomatisierung und der Simulation von Gieß- und Formprozessen rasch weiterentwickelt.

Merkmale des Gießens:

1. Die Rohstoffe für das Gießen sind weit verbreitet verfügbar und die Produktionskosten sind niedrig. Im Vergleich zu anderen Formgebungsverfahren bietet das Gießen deutliche Vorteile.
2. Gießen ist ein Formgebungsverfahren mit flüssigem Metall. Daher lassen sich sehr komplexe Formen herstellen, insbesondere Rohlinge oder Teile mit komplexen inneren Hohlräumen in verschiedensten Größen.
3. Größe, Gewicht und Produktionslos von Gussteilen sind keinen festen Beschränkungen unterworfen und daher relativ flexibel.
4. Die Produktionskosten sind niedrig, Ressourcen werden eingespart und die Materialausnutzung ist hoch, weshalb das Verfahren weit verbreitet ist.
5. Die mechanischen Eigenschaften von Gussteilen sind nicht so gut wie die von Schmiedeteilen mit gleicher chemischer Zusammensetzung.
6. Aufgrund der zahlreichen Produktionsschritte und des hohen Materialeinsatzes beim Gießen ist die Qualität der Gussteile nicht ausreichend stabil, und bei unzureichender Prozesskontrolle ist die Ausschussquote relativ hoch.
7. Auch die Arbeitsbedingungen sind schlecht.

Vor- und Nachteile des Gießens
Vorteile:
1) Es können Rohlinge mit komplexen Formen hergestellt werden, insbesondere Teile mit komplexen inneren Hohlräumen, beispielsweise verschiedene Gehäuse, Maschinenbetten und Gestelle.
2) Die Gießproduktion ist vielseitig einsetzbar und bietet eine große Prozessflexibilität. Alle in der Industrie üblichen Metallwerkstoffe können zum Gießen verwendet werden. Das Gewicht von Gussteilen kann von wenigen Gramm bis zu Hunderten von Tonnen reichen, die Wanddicke von 0,5mm bis etwa 1m.
3) Die meisten Gießrohstoffe sind weit verbreitet, kostengünstig und können direkt aus Ausschussteilen gewonnen werden, sodass die Kosten der Gussteile niedrig sind.
Nachteile:
1) Das Gussgefüge ist locker und die Körner sind grob. Im Inneren können leicht Lunker, Schwindung, Poren und andere Fehler entstehen. Daher sind die mechanischen Eigenschaften von Gussteilen, insbesondere die Kerbschlagzähigkeit
, geringer als die von Schmiedeteilen aus demselben Material.
2) Die Qualität von Gussteilen ist nicht ausreichend stabil.

Vergleich zwischen Pulvermetallurgie und Gießen
Beide sind Formgebungstechnologien für Werkstoffe, und der Unterschied ähnelt dem zwischen Gusseisen und Keramik. Beim Gießen wird die Phasenumwandlung des Werkstoffs von flüssig zu fest zur Formgebung genutzt; bei der Pulvermetallurgie werden niedrigschmelzende Werkstoffe zwischen festen Partikeln zur Formgebung eingesetzt.
Beim Gießen wird das Metall vollständig geschmolzen, bei der Pulvermetallurgie nicht, sondern nur ein Teil des Werkstoffs. Die Gießform ist wesentlich größer als die Form für die Pulvermetallurgie, und ihre Kosten betragen das Mehrfache bis Zehnfache. Pulvermetallurgie ist eine Verfahrenstechnik zur Herstellung von Metallwerkstoffen, Verbundwerkstoffen und verschiedenen Produkten, bei der Metall oder Metallpulver beziehungsweise eine Mischung aus Metallpulver und Nichtmetallpulver als Rohstoff verwendet, geformt und gesintert wird. Das Wesen des Gießens besteht darin, den Formhohlraum beim Druckgießen mit flüssigem oder halbflüssigem Metall mit hoher Geschwindigkeit zu füllen und dieses unter Druck zu formen und zu erstarren, um Gussteile zu erhalten. Der Unterschied zwischen beiden liegt in den unterschiedlichen Metallzuständen des geformten Metalls und den unterschiedlichen Methoden zur Temperaturregelung, nachdem der Werkstoff den Formhohlraum gefüllt hat.

Die Pulvermetallurgie ist zielgerichtet, das heißt, die meisten hochschmelzenden Metalle und ihre Verbindungen, Pseudolegierungen und porösen Werkstoffe können nur durch Pulvermetallurgie hergestellt werden.
Pulvermetallurgische Werkstoffe weisen eine hohe Materialausnutzung und eine hohe Produktionseffizienz auf. Da die gepressten Rohlinge häufig auf die Endgröße der Teile gepresst werden, ist anschließend keine oder nur wenig spanende Bearbeitung erforderlich. Bei der Herstellung von Produkten durch Pulvermetallurgie beträgt der Metallverlust normalerweise nur 1%-5%, während er bei herkömmlichen Schmelz- und Gießverfahren 80% erreichen kann.
Mit der Pulvermetallurgie lassen sich hochreine Werkstoffe herstellen. Da sich das Pulvermetallurgieverfahren vom Schmelz- und Gießverfahren unterscheidet, gelangen während der Werkstoffherstellung keine Verunreinigungen in den Werkstoff. Außerdem ist das Pulvermetallurgieverfahren selbst relativ einfach und leicht zu bedienen.

Prozessvergleich
Grundlegender Prozess der Pulvermetallurgie
Das Pulver kann aus reinem Metall oder einer Legierung, aus Nichtmetallen, Metallverbindungen und anderen verschiedenen Verbindungen bestehen. Im zweiten Schritt wird das im ersten Schritt gewonnene Pulver mithilfe eines geeigneten Formgebungsverfahrens entsprechend den tatsächlichen Bedingungen in die erforderliche Form des Rohlings gebracht. Zu den Formgebungsverfahren gehören einfaches Pressen, isostatisches Pressen, Walzen, Extrudieren, Explosivformen und weitere Verfahren. Im letzten Schritt wird der Rohling gesintert. Das Sintern erfolgt bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Hauptkomponente des Werkstoffs, damit Werkstoff und Produkt ihre endgültigen physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften erhalten.
Gießprozess
Der wichtigste Gießprozess umfasst unter anderem das Schmelzen des Metalls, die Modellherstellung, das Gießen und Erstarren sowie das Entformen und Reinigen.

Unterschiede zwischen Pulvermetallurgie und dem Formen mit flüssigem Metall

Pulvermetallurgie: P.M; Schmelzmetallurgie: F.M
◆Unterschiedliche Produktzusammensetzung und -struktur
Die Zusammensetzung des Endprodukts der P.M bleibt unverändert, das Pulver wird jedoch miteinander konsolidiert;
Die Gefügestruktur des Endprodukts der F.M verändert sich, beispielsweise: Es beginnt mit zwei Metallen und endet mit einer Legierung.
◆Unterschiedliche Produkteigenschaften
Mit P.M können Produkte mit besonderen Eigenschaften hergestellt werden, beispielsweise hochschmelzende Metalle, poröse Werkstoffe, Reibungs
werkstoffe,
Werkstoffe mit magnetischen oder elektrischen Eigenschaften;
Mit F.M können nur gewöhnliche Produkte hergestellt werden.

◆Vergleich der Produktionsprozesse
P.M-Prozess
a. Traditionelles Verfahren: Metall → chemisches Verfahren, physikalisches Verfahren, mechanisches Verfahren → ​​Pulver mit unterschiedlichen Formen und Partikelgrößen → Mischen → Pressen → Sintern → Produkt → Nachbearbeitung
b. Fortschrittliche Technologie: Heißkonsolidierung - gleichzeitiges Pressen und Sintern (Heißpressen, Warmextrusion, heißisostatisches Pressen, Schmieden usw.)
F.M-Prozess
Metall → Schmelzen zu Barren → Walzen, Ziehen, Extrudieren, Schmieden, spanende Bearbeitung → Drähte, Stäbe, Profile und andere Produkte mit unterschiedlichen Formen und Eigenschaften