Lösungen zur Materialcharakterisierung für heiß und kaltisostatisches Pressen

Um die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit additiver Fertigungsmaterialien zu verbessern, setzen viele Hersteller das isostatische Pressverfahren ein. Das ist ein Formverfahren, bei dem der Druck gleichmäßig (mit Gas oder Flüssigkeit) auf einen hermetisch versiegelten Behälter mit verdichtetem Metallpulver ausgeübt wird. Das isostatische Pressen kann bei erhöhten Temperaturen (heißisostatisches Pressen, HIP) oder bei Umgebungstemperatur (kaltisostatisches Pressen, CIP) erfolgen. Heißisostatisches Pressen kann verwendet werden, um Metallteile direkt herzustellen oder Teile aus anderen pulvermetallurgischen Prozessen zu verdichten.

Das isostatische Pressen hat gegenüber der gängigen Press- und Sintermethode mehrere Vorteile, einschließlich gleichmäßiger Verdichtung in alle Richtungen und einer gleichmäßigeren Endkomponentendichte. Dennoch müssen die Hersteller ebenso wie bei anderen Verfahren der Pulvermetallurgie die Eigenschaften des Metallpulvers sorgfältig charakterisieren, damit das isostatische Pressen erfolgreich ist. Malvern Panalytical bietet hierfür verschiedene Lösungen an.

Isostatic pressing process.png

Warum ist die Materialcharakterisierung so wichtig?

Wie bei anderen pulvermetallurgischen Verfahren beeinflussen die Eigenschaften des Metallpulvers, das beim isostatischen Pressen verwendet wird, die Eigenschaften der fertig gesinterten Komponente. Aus diesem Grund sollten diese Eigenschaften sorgfältig charakterisiert werden, um optimale Eigenschaften der fertigen Bauteile zu gewährleisten.

Für das HIP werden beispielsweise sphärische Pulver mit einer relativ breiten, aber gleichmäßigen Partikelgrößenverteilung bevorzugt, da sie für eine höhere Fülldichte sorgen. Beim CIP kann eine gewisse Unregelmäßigkeit der Partikel dabei helfen, die Kaltverschweißung zu erhöhen, idealerweise ohne dabei den Pulverfluss und die Packungsdichte zu beeinträchtigen.

Phasenzusammensetzung und Korngröße sind ebenfalls wichtige Eigenschaften, die zu kontrollieren sind, da sie die Pulverhärte und die Schmelzeigenschaften beeinflussen können. Diese wiederum haben nicht nur Auswirkungen die Presseffizienz und das Sinterverhalten, sondern auch auf die mechanischen Eigenschaften des Pressteils. Schließlich muss das verwendete Pulver auch der Legierungszusammensetzung des angegebenen Materials entsprechen.

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Wie können die Lösungen von Malvern Panalytical dabei helfen?

Damit Hersteller diese Eigenschaften kontrollieren können, bietet Malvern Panalytical mehrere Charakterisierungslösungen für das isostatische Pressen an. Diese können eingesetzt werden für:

Vorhersage und Kontrolle der Packungsdichte und Minimierung der Hohlraumbildung im Sinterteil
Bestimmung und Kontrolle der Metallpulverqualität, einschließlich Partikelgröße, -form und Elementzusammensetzung
Optimierung des Pulverflusses in der Gussform und Sicherstellung der Prozesseffizienz
Sicherstellung, dass Pressteile die richtige Zusammensetzung und Kornstruktur haben und frei von Eigenspannungen sind