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Sinterformteile

Was sind Sinterformteile

Die Technologie des Sinterns ist eine der ältesten aber auch innovativsten und wirtschaftlichsten Zweige der Metallurgie. Die effektive Ausnutzung der Produktionsmaterialien ist die wesentliche Eigenschaft von Sinterteilen.

Sinterformteile, oder auch Sinterteile genannt, sind hochpräzise und hochfeste Komponenten, die mittels spezieller Verfahrenstechnik, der Sintertechnologie, hergestellt werden.

Verwendung von Sinterteilen

Sinterteile sind besonders im Automobilbau, bei der Herstellung von Haushaltgeräten und -maschinen, bei der Fertigung von mechanisch betätigten Büromaschinen und Druckereimaschinen zu finden. Sinterteile aus Stahl finden in zahlreichen Produkten Verwendung, z. B. als Zahnräder, Kettenräder, Lagerdeckel,  Kupplungskörper, Scharniere, Muffen, Ritzel, usw.

Die Art der Verwendung von Sinterteilen hängt vom Werkstoff, von der Größe des Porenraumes, dem Pressdruck und der Sintertemperatur ab.

Hochporöse Sinterteile werden z. B. als Sinterfilter verwendet. Poröse Sinterteile, die mit Öl getränkt werden, werden als Gleitlager eingesetzt. Diese ölgetränkten, selbstschmierenden Sintermetallgleitlager haben besonders gute Gleiteigenschaften.

Sinterteile Eigenschaften

Sinterteile sind ökologisch und effizient. Sie haben eine hohe Maßgenauigkeit und eine große Gestaltungsfreiheit. Der Sintervorgang erlaubt es, dass Sinterteile in wenigen Verfahrensschritten zu komplexen Formen und in den unterschiedlichsten Geometrien hergestellt werden.

Sinterformteile, so wie alle Produkte aus Sintermetall, haben eine sehr gute Formgebungsmöglichkeit und sind meist ohne Nacharbeit, wie z. B. Drehen, Fräsen, Bohren, einsetzbar. Sie zeichnen sich auch bei großen Stückzahlen durch eine hohe Folgegenauigkeit aus, auch bei komplexen Geometrien.

Herstellung

Die Sinterfertigung ist ein pulvermetallurgisches Formgebungsverfahren, das in mehreren Verfahrensschritten abläuft. Bei jedem Arbeitsschritt werden bestimmte Werkstoffeigenschaften festgelegt.

1. Fertigungsschritt

Mischen und pressen

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

Der Pressvorgang von Sinterformteile erfolgt in drei Stufen. Zunächst wird das Rohstoffpulver 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. Fertigungsschritt

Sintern

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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.

Diese Vorgänge werden als Diffussions- und Rekristallisationsvorgängen 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. Fertigungsschritt

Nachbehandeln

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Beim Sintern treten kleine Maßänderungen auf, meist eine Schrumpfung. 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 (20 bis 80 kn/cm²) in einer Presse zugeführt. Die gewünschten mechanischen Eigenschaften, die Maßgenauigkeit und Oberflächengüte der Sinterformteile werden bei diesem Arbeitsschritt erheblich verbessert.

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Vorteile von Sinterteilen

  • Komplexe Formkörper ohne Zerspanung
  • Keine zusätzliche Bearbeitung
  • Hohe Genauigkeit bei grossen Stückzahlen
  • Gewichtseinsparung von 10 – 15 % gegenüber Vollmaterial
  • Ausnützung der Porosität für die Selbstschmierung
  • Grosse Auswahl an Werkstoffen
  • Abfallfreie Produktion
  • Verringerte Investitionskosten, umweltschonend, energieeinsparend

Veredelung

Je nach Einsatzzweck kann das Sinterteil qualitativ verbessert werden. Z. B. durch

  • 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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