Sintern Gezielte Oberflächenverdichtung von pulvermetallurgischen Bauteilen

Pulvermetallurgisch hergestellte Bauteile zeichnen sich durch hohe Maßgenauigkeit bei günstigen Kosten aus. Im Automobil werden sie daher häufig eingesetzt. Bei hohen dynamischen Belastungen ist ihre Verwendbarkeit jedoch aufgrund der verfahrensbedingten Porosität begrenzt. Das von PMG entwickelte innovative DensiForm-Verfahren eröffnet solchen Teilen interessante neue Einsatzmöglichkeiten.

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Redaktionsbüro Klaus Vollrath

Pulvermetallurgische (PM-) Bauteile entstehen durch die Verdichtung von metallischen Pulvern durch Pressen. Nächster Schritt ist eine Wärmebehandlung unterhalb des Schmelzpunktes des Werkstoffes (Sintern), bei der die einzelnen Pulverteilchen miteinander versintern. Das Resultat ist ein belastbarer poröser Formkörper. Dieser Prozess wird heute so präzise beherrscht, dass die entstehenden Komponenten selbst sehr strengen Toleranzvorgaben meist ohne Nachbearbeitung genügen. Im Vergleich mit anderen Herstellverfahren wie dem Blechstanzen, Kaltstauchen oder Schmieden bietet die Pulvermetallurgie vor allem dann Vorteile, wenn zusätzlicher Zerspanungsaufwand notwendig würde. Zudem erlaubt das PM-Verfahren die Herstellung von Geometrien, die durch Zerspanung nur zu unvertretbar hohen Kosten darstellbar wären.

Weiterer Vorteil der Pulvermetallurgie ist die Möglichkeit, beim Herstellen der Pulvermischung Legierungen herzustellen, die mit herkömmlicher Schmelzmetallurgie gar nicht erzeugt werden könnten. Damit lassen sich bestimmte physikalische Eigenschaften einstellen, welche spezifisch auf das Bauteil und dessen Anwendung abgestimmt sind. Die chemischen Zusammensetzungen erlauben zudem ausgezeichnete Recycling-Eigenschaften.

Porositätsbedingte Belastbarkeitsgrenzen schränken Anwendungen ein

Verfahrensbedingt weisen PM-Bauteile nach dem Sintern eine gegenüber herkömmlichem Stahl geringere Dichte auf. Die Formgebung des legierten Stahlpulvers beim Pressen führt zu einer Dichte, die üblicherweise zwischen 6,8 – 7,2g/cm³ liegt (Dichte von Stahl 7,85g/cm³). Die geringere Dichte von PM-Bauteilen entsteht durch verfahrensbedingte Hohlräume, welche sich im Prozess zwischen den Pulverteilchen ausbilden. Dieses Porenvolumen liegt typischerweise in einem Bereich von ca. 10 %. Dies hat Auswirkungen auf die Gebrauchseigenschaften. Bei geschmierter Reibung wirken Poren, die direkt zur Oberfläche hin offen sind, als willkommene „Taschen“ für den Schmierstoff. Von Nachteil sind Poren andererseits vor allem bezüglich der Betriebsfestigkeit bei Biegewechselbelastung sowie bezüglich der ertragbaren Oberflächendrücke bzw. -pressungen bei Wälzvorgängen. Bei solchen Einsatzfällen hatten deshalb PM-Bauteile im Wettbewerb mit z.B. geschmiedeten Ausführungen häufig das Nachsehen. (Das lesen Sie im folgenden: Erhöhung der dynamischen Belastbarkeit durch Nachverdichten)

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