Das Sintern von Metallen ist ein Verfahren, bei dem Metallpartikel durch Hitze und Druck zu einer festen Masse verfestigt werden, ohne dass das Material schmilzt.
Durch dieses Verfahren werden die strukturelle Integrität, die Festigkeit und andere Eigenschaften des Metalls verbessert, so dass es sich für verschiedene Anwendungen eignet.
Wie funktioniert das Sintern von Metallen? 4 Schlüsselphasen erklärt
1. Anfangsphase
Der Sinterprozess beginnt mit dem Erhitzen des Metallpulvers in einem Ofen.
Die Temperatur wird so weit erhöht, dass sich eine martensitische Kristallstruktur bildet, eine harte, spröde Form von Stahl.
In diesem Stadium schmelzen die Partikel nicht vollständig, sondern werden verdichtet, oft mit Hilfe von äußerem Druck oder durch Verfahren wie Kaltschweißen.
Diese erste Verfestigung verleiht den Partikeln genügend Festigkeit, um der weiteren Verarbeitung standzuhalten.
2. Zwischenverfahren
In den Zwischenstufen nimmt die Dichte der Partikel zu, wenn sie zu verschmelzen beginnen.
Dies wird in der Regel durch Verfahren wie das transiente Flüssigphasensintern oder das permanente Flüssigphasensintern erreicht.
Beim transienten Flüssigphasensintern wird dem Metallpulver ein Material mit einem niedrigeren Schmelzpunkt, z. B. Kupfer, zugesetzt.
Beim Erhitzen schmilzt das Kupfer und verbindet sich mit dem Metall, wodurch sich die Gesamtfestigkeit des Materials erhöht.
Beim permanenten Flüssigphasensintern werden Materialien wie Karbide hinzugefügt, die in die Spalten und Risse fließen und die Verbindung zwischen den Partikeln weiter verstärken.
3. Die letzten Stadien
In den letzten Phasen des Sinterns wird ein flüssiges Bindemittel zugegeben.
Dieses Additiv hilft, die verbleibenden Poren im Metall zu füllen und die Gesamtdichte und -festigkeit zu verbessern.
Anschließend wird das Metall abgekühlt, so dass ein festes, dichtes Gefüge entsteht, das die Form und die Abmessungen des ursprünglich verdichteten Pulvers beibehält.
4. Anwendungen und Vorteile
Das Sintern wird zur Herstellung einer Vielzahl von Metallprodukten verwendet, darunter Stahlbauteile, poröse Metalle für die Filterung, Wolframdrähte und Schneidwerkzeuge.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Teilen mit komplexen Geometrien oder inneren Merkmalen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu fertigen wären.
Darüber hinaus ist das Sintern effizient und kann für die Großproduktion skaliert werden, was es für viele Branchen zu einer wirtschaftlich sinnvollen Option macht.
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