Bei der Verdichtung von heißem Metall werden sowohl Wärme als auch Druck angewandt, was als Heißpressen bezeichnet wird. Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für die Verformung harter und spröder Werkstoffe wie Metall- und Keramikpulver und wird häufig für die Verfestigung von Schneidwerkzeugen und technischer Keramik verwendet.
Zusammenfassung des Verfahrens:
Beim Heißpressen wird auf ein Pulver oder einen Pulverpressling gleichzeitig Wärme und Druck ausgeübt, und zwar bei Temperaturen, die hoch genug sind, um Sinter- und Kriechprozesse auszulösen. Dies führt zu einer Verdichtung durch Umlagerung der Partikel und plastisches Fließen an den Partikelkontakten.
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Ausführliche Erläuterung:
- Anwendung von Wärme und Druck:
- Das Verfahren beginnt mit dem Befüllen einer Graphitform mit dem losen Pulver oder dem vorverdichteten Teil. Diese Form ermöglicht eine Induktions- oder Widerstandserhitzung auf extrem hohe Temperaturen, in der Regel um die 2.400 °C (4.350 °F), und der Druck kann bis zu 50 MPa (7.300 psi) erreichen.
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Die Kombination aus hoher Temperatur und Druck fördert den Sinterprozess, bei dem sich die Partikel an ihren Kontaktpunkten miteinander verbinden, was zu einer Verringerung der Porosität und einer Erhöhung der Dichte führt.
- Arten der Erhitzung:
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Beim Heißpressen werden hauptsächlich drei Arten der Erwärmung eingesetzt: Induktionserwärmung, indirekte Widerstandserwärmung und feldunterstützte Sintertechnik (FAST) oder direktes Heißpressen. Jede Methode dient dazu, das Material gleichmäßig und effizient zu erwärmen und so den Sinterprozess zu erleichtern.
- Auswirkungen von Temperatur, Druck und Zeit:
- Die Temperatur und der Druck, die beim Heißpressen angewendet werden, beeinflussen die Schrumpfung und die endgültige Dichte des Produkts erheblich. Höhere Temperaturen und höhere Drücke führen zu einer stärkeren Schrumpfung des gepressten Knüppels, und die Zeit, die zur Stabilisierung der Dichte benötigt wird, ist kürzer.
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Auch die Haltezeit spielt eine entscheidende Rolle. Sobald ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist, führen weitere Erhöhungen der Haltezeit nicht mehr zu einer Erhöhung der Dichte, was darauf hindeutet, dass der Verdichtungsprozess abgeschlossen ist.
- De-Oxidation und Atmosphärenkontrolle:
Hohe Temperaturen können zur Oxidation von Metallen führen, was im Sinterprozess unerwünscht ist. Um die Oxidation zu verhindern, wird in der Sinterkammer eine inerte Atmosphäre geschaffen, indem Stickstoff eingeleitet und Sauerstoff entzogen wird. Dieses Inertgas wirkt wie eine Barriere, die Oxidation verhindert und die Unversehrtheit des gesinterten Metalls gewährleistet.Schlussfolgerung:
