Numerical and experimental investigations of aluminium powder compaction and sintering

Abstract

Die Bildung von Dichtegradienten in Grünkörpern während des Pulverpressvorgangs und der daraus resultierende Sinterverzug stellt nach wie vor ein aktuelles Problem der Sintermetallindustrie dar. Demzufolge ist die Auslegung und Optimierung pulvertechnologischer Fertigungsverfahren zur Vermeidung derartiger Bauteilfehler des Presskörpers von entscheidender Bedeutung. Sie basiert bisher jedoch zu einem großen Teil auf Erfahrungswissen. Die numerische Simulation auf Basis der Finite-Element-Methode (FEM) bietet hingegen eine kosten-und zeitsparende Möglichkeit. Damit können Pulverpressvorgänge bereits in ihrer Entwicklungs-und Auslegungsphase hinsichtlich einer Reduzierung der Dichtegradienten und des daraus resultierenden Sinterverzugs simulationsgestützt optimiert werden.Schlüsselwörter: Aluminiumpulverpressen / Sintern / FEM / Dichtegradienten / Sinterverzug / Formation of density gradients in green bodies during powder compaction and the resulting sintering distortion still poses a problem in the powder metal industry. Consequently, the design and optimization of powder metallurgical production processes is of paramount relevance to avoid these part defects in the green bodies. However, this technology is currently based to a large extent on expert knowledge. The numerical simulation based on the Finite Element Method (FEM), represents a cost and time-saving alternative in comparison to the "trial and error" method. With the help of FE calculations, powder compaction processes can be optimized in terms of reducing the density gradients and the resulting sintering distortion already in their development and design phase.

Investigation of Pressing and Ejection Performance of Friction-Reducing Powder-Compaction Tool Coatings

“…Thus, the green density impacts the final density of the component after sintering and therefore the mechanical properties, such as tensile strength, elongation at break and fatigue strength [4]. The green density is in turn governed by the compaction process and depends on material-and process-specific variables [5]. In this regard, important material-specific parameters are grain geometry, grain size and the powder material used [1].…”