Herstellung komplexer Geometrien aus partikelverstärkten Stahlwerkstoffen durch Pulverpressen mit anschließendem Thixoschmieden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 147785650

Im Rahmen der ersten Antragsphase konnte die vorgesehene Prozesskette zur Herstellung von Modellbauteilen aus partikelverstärkten Stahlwerkstoffen durch Pulverpressen mit anschließendem Thixoschmieden realisiert werden. Hierzu wurden zylindrische Halbzeuge sowohl mit als auch ohne Partikelverstärkung (Titancarbidpulver) durch pulvermetallurgische Verfahren hergestellt, wobei jeweils die materialspezifischen Einflussfaktoren auf das Press- und Sinterverhalten in Abhängigkeit der beigemischten Verstärkungsphase identifiziert wurden. Bei der anschließenden induktiven Erwärmung wurden die Halbzeuge bis in den thixotropen Temperaturbereich erwärmt und dabei jeweils eine ausreichende Formstabilität der Werkstoffe nachgewiesen. Für das Thixoschmieden konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe der ermittelten Umformparameter eine vollständige Formfüllung für die ausgewählte Modellgeometrie bei allen Pulvermischungen erzielt werden konnte. Zudem wurden die hergestellten Bauteile mittels metallographischer Aufnahmen, Härtemessungen und Zugversuchen charakterisiert. Aufbauend auf den beschriebenen Ergebnissen wird in der zweiten Antragsphase der Komplexitätsgrad der thixogeschmiedeten Bauteile signifikant gesteigert. Basierend auf den Ergebnissen zur Herstellung und Erwärmung der Halbzeuge sollen zwei sehr komplexe Bauteilgeometrien mittels Thixoschmieden aus partikelverstärkten Stahlwerkstoffen hergestellt werden. Ergänzend hierzu sollen die prozessspezifischen Vorteile der Pulvermetallurgie gezielt ausgenutzt werden, indem pulvermetallurgische Halbzeuge mit partieller Partikelverstärkung gefertigt werden. Auf diese Weise können Bauteile mit anforderungsangepassten Materialeigenschaften gefertigt werden, die z.B. einem möglichen Beanspruchungsprofil im Betrieb besser entsprechen können. Ein wichtiges Teilziel für diese Prozesskette ist es, sowohl die induktive Erwärmung als auch den Umformprozess gezielt auf die partiell partikelverstärkten Halbzeuge abzustimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen