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Sinterformteile AMF®

Sintern bezeichnet die Technik, pulverförmige oder feinkörnige Stoffe so weit zu erhitzen, dass sie oberflächlich schmelzen und dann zusammenbacken. Speziell beim Sintern von Metallteilen spricht man auch von Pulvermetallurgie.

Zum Einsatz kommen meist Eisen-, Stahl- oder Bronzepulver, die bestimmten Anforderungen genügen müssen.

Wegen ihrer komplexen Geometriemöglichkeiten und hohen Maßgenauigkeit haben Sinterformteile überzeugende Vorteile, insbesondere in wirtschaftlicher Hinsicht. Bei der Fertigung erfolgt eine besonders hohe Ausnutzung der Rohstoffe verbunden mit erheblicher Energieeinsparung.

Produkte aus Sintermetall haben eine sehr gute Formgebungsmöglichkeit und sind meist ohne Nacharbeit, z.B. Bohrung, einbaufertig und zeichnen sich bei großen Stückzahlen durch eine hohe Folgegenauigkeit aus.

SINTERFORMTEILE EIGENSCHAFTEN

Komplexe Formkörper ohne Zerspanung

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Formkörper und Profile wie Ketten - und Riemenverzahnungen, Vielkeilwellen, Nocken, Hebel usw. können im Sinterverfahren mit der Verdichtungsvorrichtung ohne zusätzliche Bearbeitungs- und Behandlungsvorgänge hergestellt werden.

Sowohl bei der Metallpulvererzeugung als auch bei den Verdichtungs- und Sinterverfahren werden keine Rohstoffabfälle erzeugt. Sind zusätzliche Bearbeitungs- und Behandlungsvorgänge notwendig, werden diese, ausgehend von Sinterformen, die der Endabmessung sehr ähnlich sind, vorgenommen.

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Fertigungsverfahren hoher Kadenz und Flexibilität

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Das Grundsinterverfahren basiert auf Bearbeitungen, die auf mechanischen bzw. hydraulischen Pressen hoher Kadenz ausgeführt werden, die mit Schnellwechselvorrichtungsanlagen ausgestattet sind. Der eigentliche Sintervorgang erfolgt in Hochleistungsdurchlauföfen. All dies ermöglicht die Anwendung des JIT-Verfahrens zur Herstellung von Serien in kurzen Durchlaufzeiten. Andererseits können große Schwankungen bei den Fertigungsmengen aufgenommen werden, ohne dass zusätzliche Investitionen anfallen. Das Kleinstfertigungslos liegt zwischen 1.000 und 10.000 Stücken, je nach Komplexität und Größe.

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Bearbeitungs- und Behandlungsvorgänge

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Die hohe Maßgenauigkeit macht Bearbeitungs- und Behandlungsvorgänge meist unnötig. Sind zusätzliche Bearbeitungs- und Behandlungsvorgänge notwendig, werden diese, ausgehend von Sinterformen, die der Endabmessung sehr ähnlich sind, vorgenommen.

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Einbaufertige Produkte

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In vielen Fällen können Sinterteile ohne zusätzliche Bearbeitungs- bzw. Behandlungsvorgänge direkt den Gerätemontagestraßen zugeführt werden. Auch wenn eventuell zusätzliche Nachbearbeitungen erforderlich sind, verfügen unsere Werke über die geeigneten Anlagen für deren Durchführung. Dadurch ist gewährleistet, dass auch in diesen Fällen ein montagefertiges Produkt geliefert werden kann.

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Gute Oberflächenbeschaffenheit

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Die Oberflächenrauheit bei gesinterten und kalibrierten Teilen entspricht den Werten die man bei Massivwerkstoffen nur durch Schleifen und nachträglichem Feindrehen erhält. Die im Vergleich zur bearbeiteten Oberfläche kaum bemerkbare Gipfelpräsenz auf der Sinterwerkstoffoberfläche erlaubt es, die Bearbeitungszeiten der Teile zu reduzieren.

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Abfallfreie Produktion

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Formkörper und Profile wie Ketten - und Riemenverzahnungen, Vielkeilwellen, Nocken, Hebel usw. können im Sinterverfahren mit der Verdichtungsvorrichtung ohne zusätzliche Bearbeitungs- und Behandlungsvorgänge hergestellt werden.

Sowohl bei der Metallpulvererzeugung als auch bei den Verdichtungs- und Sinterverfahren werden keine Rohstoffabfälle erzeugt. Sind zusätzliche Bearbeitungs- und Behandlungsvorgänge notwendig, werden diese, ausgehend von Sinterformen, die der Endabmessung sehr ähnlich sind, vorgenommen.

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Hohe Genauigkeit

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Bei den Abmessungen, die rechtwinklig zur Verdichtungsrichtung verlaufen, werden ähnliche Toleranzen erreicht, wie sie üblicherweise bei der mechanischen Bearbeitung realisiert werden. In der Regel liegen diese im IT 9-Bereich, können aber durch ein nachträgliches kalibrieren bis zu IT 7 verbessert werden. Die Abmessungen, die parallel zu de Verdichtungsrichtung verlaufen, sind von de Vorrichtungs- und Pressenelastizität beeinflusst, wodurch das Genauigkeitsniveau bei diesen Werten zwischen IT 10 bis IT 13 variiert.

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Verringerte Investitionskosten

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Die einzigen notwendigen Investitionen zur Herstellung von Sinterteilen beschränken sich auf die Verdichtungsvorrichtungen (sowie gegebenenfalls die Kalibriervorrichtungen) wobei die entsprechenden Anlagen aus Pressen und Öfen (die eigentlich sintertechnischen Ausrüstungen) bestehen.

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Zuverlässigkeit bei Großserien

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Das Sintern bietet aufgrund des hohen Verschleißwiderstandes der eingesetzten Vorrichtungen eine hohe Zuverlässigkeit bei Großserien . Die Anwendung der Statistischen Prozeßsteuerungverfahren bei der Überwachung der wichtigsten Leistungsmerkmale trägt dazu bei, eine kontinuierliche Verbesserung der Ausgangsqualität zu erreichen.

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Umweltschonung - Energieeinsparung

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Bei der Fertigung von Sinterteilen werden weder Schadstoffe noch schädliche Gase bzw. Nebenprodukte in die Atmosphäre abgegeben. Andererseits liegt der Energieverbrauch für die Herstellung von Sinterstahlteilen um die 39 x 106 J/kg. Dies in Verbindung mit der Gewichtsreduzierung aufgrund der geringeren Sinterdichte sowie der Möglichkeit, leichtere Formen zu konstruieren, fährt zu einer beträchtlichen Energieeinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsverfahren.

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SINTERFORMTEILE HERSTELLUNGSPROZESS

Die Sinterfertigung ist ein pulvermetallurgisches Fertigungs- bzw. Formgebungsverfahren, das in mehreren Arbeitsschritten verläuft. In jedem Verfahrensschritt werden bestimmte Werkstoffeigenschaften festgelegt.

Die einzelnen Phasen lassen sich nicht voneinander trennen und bestimmen das Ergebnis.

1. Phase: Mischen + Pressen

Die metallischen Werkstoffe - legiertes und unlegiertes Eisen, Stahl und Nichteisenmetalle - sind das Ausgangsmaterial. Diese werden in den gewünschten Zusammensetzungen und meist unter Zusatz von weiteren Legierungselementen / Gleitmitteln gemischt und verdichtet.

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Der Pressvorgang von Sinterformteilen erfolgt in drei Stufen. Zunächst wird das Pulver automatisch in die Form bzw. den Matrizenvorrichtungshohlraum gepresst und anschließend mit hohem Druck (500 bis 700 MPa) verdichtet. Durch die Wahl des Pressdrucks kann die Dichte innerhalb bestimmter Grenzen variiert werden. Der Pressling wird durch das Abheben des Oberstempels freigelegt. In diesem Stadium hat der Pressling eine geringe Festigkeit und ist noch nicht belastbar und bruchempfindlich. Eine andere Bezeichnung für den Pressling ist Grünling.

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2. Phase: Sintern

Beim Sintern erhalten die Presslinge ihre mechanische Festigkeit. Der Pressling wird bei hoher Temperatur, die unterhalb des Schmelzpunktes des Werkstoffes liegt, und einer kontrollierten Schutzgasatmosphäre bzw. eines Vakuums einige Stunden lang erhitzt. Hierbei diffundieren die einzelnen Pulverteilchen zu einem hochfesten Formkörper, dem Sinterformteil.

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Diese Vorgänge werden als Diffussions- und Rekristallisationsvorgänge bezeichnet. An den Berührungsstellen der Pulverkörner entstehen neue Kristallite, die für den Zusammenhalt der Pulvermischung verantwortlich sind. Nach einer Abkühlphase ist der Sinterprozess abgeschlossen.

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3. Phase: Nachbehandeln

Je nach Einsatzzweck kann das Sinterteil qualitativ verbessert werden.

Beim Sintern treten kleine Maßänderungen auf, meist eine Schrumpfung.

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Diese ist auf die Erhöhung der Dichte zurückzuführen. Die Sinterteile werden daher in separaten Werkzeugen kalibriert, um den verlangten engen Toleranzen gerecht zu werden. Dabei wird wie im Pressvorgang der ersten Phase hoher Druck (200 bis 800 MPa) in einer Presse zugeführt. Die gewünschten mechanischen Eigenschaften, die Maßgenauigkeit und die Oberflächengüte der Sinterformteile werden bei diesem Arbeitsschritt erheblich verbessert.

Qualitative Verbesserungen eines Sinterteils werden erreicht durch z. B.

  • Wärmebehandlungen (Härten, Einsatzhärten, Vergüten, Ausscheidungshärten, Nitrieren u. a.)
  • Oberflächentechniken (Galvanisieren und Beschichten)
  • spanende Bearbeitungen (Bohren, Drehen, Fräsen, Gewindeschneiden, Schleifen u. a.)
  • Verbindungstechniken (Einpressen, Kleben, Schweißen u. a.)
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Wir beraten Sie gerne:

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