Wolfram Powder Metallurgy - Verdichten
Wolframpulver wird durch zwei Hauptrouten zu einem Kompakt verfestigt: Einpressen von starren Matrizen (uniaxiales Pressen) eines isostatischen Pressens in flexiblen Formen (Verdichtung unter hydrostatischem Druck). Andere Techniken wie Pulverwalzen, Kaltfließpressen, Sprengstoffverdichtung, Schlickerguss, Vibrationsverdichtung oder Metallspritzguss haben keine industrielle Bedeutung erlangt. Wolfram-Pulver ist aufgrund seiner relativ hohen Härte und schwierigen Verformung nicht leicht zu verdichten. Trotzdem wird in den meisten Fällen die Verdichtung ohne Schmiermittel durchgeführt, um eine Kontamination durch das Additiv zu vermeiden. Die resultierenden Presslinge sind im allgemeinen stark genug, so daß sie ohne Brechen gehandhabt werden können. Für die Bearbeitung des Teils muss es zuvor vorgesintert werden.
1.1 Stanzen. Das Pressen von Pulvern in starren Formen erfolgt entweder in mechanischen oder hydraulischen Pressen. Der Druck wird von oben oder von oben und unten angewendet (doppeltwirkende Pressen). Stanzen und Stempel werden aus Schnellarbeitsstahl oder (seltener) Hartmetall hergestellt. Mechanische Pressen (Presskräfte bis 1 MN) werden für Kleinteile und hohe Produktionsraten eingesetzt. Sie ermöglichen eine höhere Maßgenauigkeit und eignen sich hervorragend für die Prozessautomatisierung. Hydraulische Pressen werden hauptsächlich für einfache Preforms verwendet. Große Pressen mit bis zu 30 MN (3000t) Presskraft dienen zum Pressen von Blechen, die gewalzt werden sollen. Die Größe und Form des Preßlings wird durch die Kapazität der Presse und auch durch die Geometrie des Teils begrenzt.
Aufgrund der Reibung zwischen dem Pulver und der Düsenwand und der Beschaffenheit der Lastverteilung innerhalb der Düse ist die Pressdichte über dem gesamten Kompakt nicht gleich. Dies ist bei großen Teilen und großen Bauhöhen stärker ausgeprägt und kann zu Rissbildungen und / oder Verzerrungen des Presslings beim Sintern führen. Große und kritische Teile werden daher häufig isostatisch gepreßt.Typische Verdichtungsdrücke liegen im Bereich von 200-400 MPa (2-4 t / cm2), können aber 1000 MPa (mit Hartmetallwerkzeugen und Stempeln) erreichen. Die Gründichte (Kompaktdichte) liegt im Bereich von 55 bis 65% der theoretischen Dichte (höchstens 75%) und hängt von dem angewandten Druck, der Partikelgröße, der Größenverteilung, der Partikelform und der Größe des Presslings ab. Es gibt mehrere theoretische Gleichungen, die die Gründichte und den angewandten Druck betreffen, aber in der Praxis werden empirische Beziehungen verwendet.
Die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Teilchengrße und der Gründichte sowie der Druckfestigkeit der Preßlinge ist in Fig. 1 gezeigt. 5,31 für einen konstanten Druck. Obwohl die Gründichte mit einer durchschnittlichen Partikelgrße von 1 bis 9 & mgr; m ansteigt, weist die Druckfestigkeit ein Maximum zwischen 3 und 61 & mgr; m auf. Dieses Maximum entspricht dem bevorzugten Teilchengrößenbereich für die meisten Wolframpresslinge.
1.2 Isostatisches Kaltpressen. Beim isostatischen Pressen wird das Pulver in faltbare Formen aus Kautschuk oder Elastomeren gefüllt und einem hydrostatischen Druck ausgesetzt. Der Druck liegt üblicherweise im Bereich von 200 bis 400 MPa. Durch den gleichmäßigen Druck wird eine viel höhere Gleichmäßigkeit der Dichte erreicht. Isostatisches Pressen hat in den letzten 30 Jahren viel Bedeutung gewonnen, da es im Vergleich zum Hartformpressen einige weitere wichtige Vorteile bietet:
* Niedrigerer Druck für eine bestimmte Dichte
* Höhere Festigkeit der Presslinge
* Mehr freie Wahl in Dimension (Verhältnis von Durchmesser zu Längen).
* Teile mit Hinterschneidungen und zurückspringenden Winkeln können gedrückt werden.
Dünnwandige Rohre können hergestellt werden
* Sehr large Teile können verdichtet werden.
Weniger präzise dimensionale Kontrolle und eine viel geringere Produktionsrate sind die beiden Hauptnachteile.
Isostatisches Pressen erfolgt durch zwei verschiedene Techniken: Beutelpressen oder Beutelpressen. Beim Beutelpressen wird das Pulver in flexible Formen gefüllt, die außerhalb des Druckbehälters abgedichtet sind. Mehrere Formen (entweder von der gleichen Form oder von anderer Form) werden dann in eine Flüssigkeit, am häufigsten Wasser eingetaucht, und Druck wird isostatisch angewendet. Wetbag Pressing ist die häufigste Technik für die Herstellung von Schmieden oder Walzen führt, wo eine gleichmäßige und hohe grüne Dichte ist wichtiger als dimensionale Kontrolle. Nichtsdestoweniger wird das Beutelpressen auch für komplexere Geometrien und sogar für Nahtformteile verwendet. Die Größe des Teils ist durch die Größe des Druckbehälters begrenzt. Wolframblöcke bis 1000 kg werden durch Beutelpressen hergestellt.
Beim Trockensackpressen wird die elastomere Form im Druckbehälter fixiert. Die Form wird mit Pulver abgefüllt und mit einer Abdeckplatte versiegelt. Dann wird Druck zwischen der Form und der Behälterwand aufgebracht. Nach der Druckentlastung wird die Abdeckung entfernt und das Teil entfernt. Danach beginnt die Prozedur erneut. Druckbehälter mit sowohl oben als auch unten Platte sind im Einsatz, und ermöglichen eine schnellere Entfernung von kompakten.
Das Trockenbeutelpressen wird für Probenformen wie Stöpsel und hohe Produktionsmengen (Massenproduktion) verwendet. Jedoch kann nur ein Kompakt (mit einer spezifischen Form) zu einem Zeitpunkt gedrückt werden.
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