Sintermaschinen werden zum Verdichten und Verschmelzen von Pulvern und Bindemitteln zu integralen und komplexen Teilen eingesetzt.
Dieser Prozess umfasst zwei Hauptphasen: die Bildung eines schwachen, überdimensionierten Bauteils durch Verdichtung, gefolgt von einer Einbrennphase, in der das Bindemittel ausgetrieben wird und die Partikel zu einem vollfesten Teil verschmelzen.
4 Schlüsselphasen des Sinterns: Von der Verdichtung zu vollfesten Teilen
Stufe 1: Verdichtung und Bildung eines überdimensionierten Bauteils
In der ersten Stufe werden Metallpulver und Bindemittel verdichtet, um die gewünschte Form zu erhalten.
Dieser Verdichtungsprozess führt zu einem "grünen" Teil, das überdimensioniert ist und schwache mechanische Eigenschaften aufweist.
Die Verdichtung erfolgt in der Regel mit einer einachsigen Presse oder einer ähnlichen mechanischen Vorrichtung, die Druck auf das Pulvergemisch ausübt, um eine zusammenhängende Masse zu bilden.
Stufe 2: Sintern und Formung eines vollfesten Teils
In der zweiten Stufe wird das verdichtete Teil in einem Sinterofen erhitzt.
Der Ofen ist in verschiedene Zonen unterteilt:
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Vorwärmzone: Hier schmelzen oder verdampfen Schmiermittel oder Bindemittel oder treten an die Oberfläche aus, was entscheidend ist, um Defekte wie Blasenbildung während der anschließenden Sinterphase zu vermeiden.
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Sinterzone: Das Teil wird auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Metallkomponenten erhitzt. Diese Erwärmung ermöglicht einen Diffusionsprozess, bei dem die Pulverkörner zusammenwachsen und sich verbinden, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Teils erheblich verbessert werden. Während dieses Prozesses kommt es zu einer geringen Schrumpfung, die bei der anfänglichen Verdichtung berücksichtigt wurde, um sicherzustellen, dass die endgültigen Abmessungen korrekt sind.
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Kontrolle der Abkühlung: Die Geschwindigkeit, mit der das Teil abgekühlt wird, kann eingestellt werden, um die endgültigen Eigenschaften des Teils zu beeinflussen.
Zusätzliche Prozesse und Kontrollen
Je nach Material und gewünschten Eigenschaften können verschiedene Sintertechniken angewandt werden, darunter das Sintern mit losem Pulver, das Flüssigphasensintern und das Drucksintern.
Bei der Infiltration werden die Poren des gesinterten Produkts mit einem Metall oder einer Legierung mit niedrigerem Schmelzpunkt gefüllt, um die Eigenschaften des Teils zu verbessern.
Beim Entwachsen/Abbbrennen werden durch Erhitzen organische Zusätze wie Bindemittel oder Schmierstoffe entfernt.
SPS (Spark Plasma Sintering) ist ein fortschrittlicheres Sinterverfahren, bei dem mittels Gleichstromimpulsentladung ein Funkenplasma erzeugt wird, das den Sinterprozess unterstützt. Es ermöglicht eine präzise Steuerung von Temperatur und Druck, was die Effizienz und Qualität der Sinterung erhöht.
Insgesamt ist die Sintermaschine ein komplexes System, das die mechanische Verdichtung mit der thermischen Verarbeitung verbindet, um Pulvermaterialien in starke, komplexe Teile mit kontrollierten Eigenschaften zu verwandeln.
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