Gezielte Oberflächenverdichtung von pulvermetallurgischen Bauteilen

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Redaktionsbüro Klaus Vollrath

Erhöhung der dynamischen Belastbarkeit durch Nachverdichten

Als Abhilfe haben sich Verfahren etabliert, mit deren Hilfe die Oberfläche durch gezielte örtliche Verformung nachverdichtet wird. Glücklicherweise muss meist nicht das gesamte Bauteilvolumen porenfrei sein, weil ein wesentliches Rissbildungspotenzial vor allem von oberflächennahen Poren ausgeht. Gelingt es daher, diese in den am höchsten beanspruchten Bereichen der Bauteiloberfläche zu beseitigen, so erhöht sich die dynamische Belastbarkeit signifikant.

Häufig eingesetztes Verfahren ist das so genannte Rollieren von z.B. Außenverzahnungen. Dabei wird das Werkstück unter Druck zwischen zwei als Zahnrad ausgebildeten Werkzeugen abgewälzt, die mit hohem Druck gegen das Werkstück gepresst werden. Durch diese Verformung werden die oberflächennahen Poren zusammengedrückt. Es entsteht eine verdichtete Zone, die sog. „porenfreie Schale“.

Das DensiForm-Verfahren verdichtet alle Konturen

Nachteil des Rollierens ist die vergleichsweise aufwendige Anlagentechnik. Zudem eignet es sich nur für eine eng begrenzte Bandbreite an Geometrien. Einschränkungen gibt es bei Konturen, die nicht abwälzfähig sind, sowie bei Innenkonturen bedingt durch die begrenzte Zugänglichkeit der Rollierwerkzeuge. PMG hat deshalb das DensiForm-Verfahren entwickelt. Wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens, das in gewisser Weise einem Kalibrieren ähnelt, ist die kompakte Anlagentechnologie mit einem Werkzeug ohne bewegliche Teile. Das Werkstück hat gegenüber dem Werkzeug ein definiertes Aufmass. Dadurch wird seine Oberfläche beim Durchdrücken verformt und verdichtet.

Das Werkzeug besteht aus mehreren hintereinander angeordneten Einzelmatrizen. Dies hat den Vorteil, dass sich Kräfte und Verformungen über mehrere Umformstufen hinweg örtlich gezielt dosieren lassen. Ebenso interessant ist, dass nahezu beliebige Werkstückkonturen zulässig sind und Innen- wie Außenkonturen behandelt werden können. Dabei kann das DensiForm-Werkzeug in einer konventionellen Presse eingesetzt werden. Das zu behandelnde Bauteil wird zugeführt, durch das Werkzeug gedrückt - und fertig. Den Erfolg sichert die richtige Abstimmung der gesamten Prozesskette. Dies umfasst die Wahl des Werkstoffes, den Pressvorgang und das Sintern, die präzise Werkzeug-Auslegung der einzelnen Verformungsstufen für die kontrollierte Oberflächenverdichtung und die abschließende Wärmebehandlung zur Einstellung der optimalen Festigkeitseigenschaften des Bauteils. (Weitere Infos finden Sie auf der folgenden Seite)

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