Sindern ist ein Urformverhalten, in dem körnige oder pulverige Ausgangsstoffe Zusammenhalt zu einem festen Körper erhalten. Diese Technik wird angewandt, um aus Metallpulvern verschiedenster Legierungen Metallteile herzustellen.
Diese Arbeit gibt eine kurze Einführung in den Vorgang selbst, die Anwendung von Sinterwerkstoffen sowie ihre Vor- und Nachteile.
Themeninhalt :
1. Was ist Sintern?
2. Der Sintervorgang
2.1. Einkomponentensystem
2.2. Mehrkomponentensystem
2.3. Lasersintern
3. Durchführung der Sinterung
3.1. für das Einkomponentensystem
3.2. für das Mehrkomponentensystem
4. Sinterbauteile
4.1. Allgemeine Vor- und Nachteile
4.2. Herstellung und Aufbereitung der Metallpulver
4.3. Sinterwerkstoffe und ihre Anwendung
1. Was ist Sintern?
„Sintern ist ein Urformverhalten, in dem körnige oder pulverige Ausgangsstoffe Zusammenhalt zu einem festen Körper erhalten.“(Zitat:Koch/Pyzalla/Lehberger, Einführung in die Technologie, Köln 1998, Auflage 11, Seite 217)
Die Sintertechnologie wird schon seit Jahren angewand um aus Metallpulvern . verschiedenster Legierungen Metallteile herzustellen
Man presst Metallpulver mit großer Kraft in eine Form, wodurch ein aus Pulver aufgebautes Formteil entsteht.
Man kann das Pulver ebenfalls durch Walzen, Vergießen oder durch aufschütten in die gewünschte Form bringen.
Wichtig zu erwähnen ist noch , dass beim Sintern keinerlei chemische Reaktion vorkommt.
Übersicht über die Herstellung von Sinterwerkstücken:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
(Quelle:Koch/Pyzalla/Lehberger, Einführung in die Technologie, Köln 1998,
Auflage 11, Seite 217)
2. Der Sintervorgang
Die im ersten Teil hergestellten Formteile muß man einer Wärmebehandlung, dem Sintern, unterziehen um aus dem Formteil einen brauchbaren stabilen und porösen Körper zu gewinnen, den man zum Beispiel als Metallfilter verwenden kann.
Es gibt zwei verschiedene Varianten: das Einkomponentensystem und das Mehrkomponentensystem.
2.1. Das Einkomponentensystem
Beim Einkomponentensystem besteht das Metallpulver nur aus einer Komponente(z.B.reines Eisenpulver).
Beim Einkomponentensystem tritt zunächst eine Adhäsion auf, wodurch die Pulverteilchen aneinander kleben.
Oberhalb einer Temperatur von 0,23*Ts (Ts: Schmelzpunkt in Kelvin) bewirkt Oberflächendiffusion ein stärkeres aneinanderhaften der Pulverteilchen.
Die Oberflächendiffusion bewirkt folgendes:
Jedes System strebt den Zustand der geringsten Energie an, da das Pulver jedoch eine große Oberfläche besitzt, besitzt es dementsprechend auch eine große Oberflächenenergie.
Somit versucht das System die Oberfläche zu verringern, indem die Atome an den Berührungspunkten der Pulverteilchen sich so verschieben, dass die Oberfläche und somit auch die Oberflächenenergie abnimmt.
Wenn die Sintertemperatur über 0,37*Ts liegt können einzelne Atome der Teilchen ihre Gitteranordnung verlassen und von der Gitterstruktur eines anderen Teilchens aufgenommen werden.
„Bei diesem Vorgang bilden sich durch Rekristallisation völlig neu orientierte Gitter.“ (Zitat.: Koch/Pyzalla/Lehberger, Einführung in die Technologie, Köln 1998, Auflage 11, Seite 218)
„ Übersicht über die Ursachen der Bindung in einem Einkomponentensystem in Abhängigkeit von der Schmelztemperatur :“
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
(Quelle:Koch/Pyzalla/Lehberger, Einführung in die Technologie, Köln 1998, Auflage 11, Seite 218)
2.2. Mehrkomponentensystem
Beim Mehrkomponentensystem tritt nicht wie beim Einkomponentensystem eine Diffusion der Teilchen, sondern eine Diffusion der ganzen Gitter auf.
Dies funktioniert jedoch nur mit Metallen die im festen Zustand in sich löslich sind. Dadurch tritt bei der Gitterdiffusion eine Mischkristallbindung auf, die sich an den Grenzflächen vollzieht, „z.B. in Mischungen aus Eisen und Kobalt oder Kupfer und Nickel.“(Zitat:Koch/Pyzalla/Lehberger, Einführung in die Technologie, Köln 1998,Auflage 11,Seite 218)
Falls die Metalle nicht im festen Zustand löslich sind tritt wie bei dem Einkomponentensystem ein Adhäsion auf, die durch Diffusion der sich berührnden Teilchen noch verstärkt wird.
Man kann die Diffusion an den Grenzflächen auch noch verstärken, indem man die Sintertemperatur so erhöht, dass ein Teil des Metallpulvers schon flüssig wird und hingegen der andere Teil des Pulvers fest bleibt. Dieses bewirkt ebenfalls eine starke Veränderung des Porenraums, der dadurch bedeutend abnimmt.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Sintern?
Sintern ist ein Urformverfahren, bei dem körnige oder pulverförmige Ausgangsstoffe durch Zusammenhalt einen festen Körper bilden.
Wozu wird die Sintertechnologie verwendet?
Die Sintertechnologie wird seit Jahren verwendet, um aus Metallpulvern verschiedenster Legierungen Metallteile herzustellen.
Wie wird ein Sinterformteil hergestellt?
Metallpulver wird mit großer Kraft in eine Form gepresst, wodurch ein aus Pulver aufgebautes Formteil entsteht. Alternativ kann das Pulver auch durch Walzen, Vergießen oder Aufschütten in die gewünschte Form gebracht werden.
Findet beim Sintern eine chemische Reaktion statt?
Nein, beim Sintern findet keine chemische Reaktion statt.
Was passiert nach der Formgebung beim Sintern?
Die Formteile werden einer Wärmebehandlung, dem Sintern, unterzogen, um aus dem Formteil einen brauchbaren, stabilen und porösen Körper zu gewinnen, der beispielsweise als Metallfilter verwendet werden kann.
Welche Arten von Sintervorgängen gibt es?
Es gibt zwei verschiedene Varianten: das Einkomponentensystem und das Mehrkomponentensystem.
Was ist ein Einkomponentensystem beim Sintern?
Beim Einkomponentensystem besteht das Metallpulver nur aus einer Komponente (z.B. reines Eisenpulver). Hier tritt zunächst Adhäsion auf, wodurch die Pulverteilchen aneinander kleben. Bei höheren Temperaturen bewirkt Oberflächendiffusion ein stärkeres Anhaften.
Was bewirkt die Oberflächendiffusion beim Einkomponentensystem?
Die Oberflächendiffusion bewirkt, dass das System die Oberfläche zu verringern versucht, indem sich die Atome an den Berührungspunkten der Pulverteilchen so verschieben, dass die Oberfläche und somit auch die Oberflächenenergie abnimmt. Bei noch höheren Temperaturen können einzelne Atome ihre Gitteranordnung verlassen und von der Gitterstruktur eines anderen Teilchens aufgenommen werden.
Was ist ein Mehrkomponentensystem beim Sintern?
Beim Mehrkomponentensystem tritt nicht wie beim Einkomponentensystem eine Diffusion der Teilchen, sondern eine Diffusion der ganzen Gitter auf. Dies funktioniert jedoch nur mit Metallen, die im festen Zustand in sich löslich sind. Dadurch tritt bei der Gitterdiffusion eine Mischkristallbindung auf.
Was passiert, wenn die Metalle beim Mehrkomponentensystem nicht im festen Zustand löslich sind?
Falls die Metalle nicht im festen Zustand löslich sind, tritt wie bei dem Einkomponentensystem eine Adhäsion auf, die durch Diffusion der sich berührenden Teilchen noch verstärkt wird.
Wie kann man die Diffusion an den Grenzflächen beim Mehrkomponentensystem verstärken?
Man kann die Diffusion an den Grenzflächen auch noch verstärken, indem man die Sintertemperatur so erhöht, dass ein Teil des Metallpulvers schon flüssig wird und hingegen der andere Teil des Pulvers fest bleibt. Dies bewirkt ebenfalls eine starke Veränderung des Porenraums, der dadurch bedeutend abnimmt.
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- Björn Lehnert (Author), 2001, Sintern. Definition und Grundlagen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/101704
