Halbzeugherstellung durch kontinuierliches Pulverstrangpressen

Konventionelles Pulverstrangpressen

Bei der herkömmlichen Verarbeitungsroute wird das Legierungspulver kaltisostatisch zu einem Bolzen vorkompaktiert und für die Weiterverarbeitung mechanisch nachbearbeitet. Anschließend wird der Bolzen erwärmt und in einer Strangpresse verpresst. Der mehrstufige und damit zeit- und kostenintensive Prozess (Bild 1) ist diskontinuierlich und führt zu einem Pressrest, der die Ausbringung reduziert.

Bild 1: Konventionelles Strangpressen

Kontinuierliches Pulverstrangpressen

Beim kontinuierlichen Pulverstrangpressen erfolgt die Pulverzuführung in die umlaufende Nut eines sich drehenden Extrusionsrades (Bild 2). Dabei wird das Pulver durch Reibung in Bewegungsrichtung des Rades transportiert. Ein Teil des Extrusionsrades wird durch einen stationären Werkzeugträger (Schuh) abgedeckt. Die im Schuh montierten Werkzeugeinsätze lassen sich in drei Funktionsbereiche aufgliedern:

1.    Die Dichtungsplatten dienen zur Abdichtung und geometrischen Gestaltung des Presskanals.
2.    Der Gegenhalter greift in die Nut ein und begrenzt den Presskanal. Dadurch staut sich das zugeführte Material vor der Matrize auf. Der durch Reibung entstehende Temperatur- und Druckanstieg bewirkt die Verdichtung und plastische Verformung des Pulvers und führt schließlich zur Extrusion durch die Matrize.
3.    Die Matrize zur Formgebung für ein dichtes und Endmaßnahes Halbzeug.

Als Zuführmaterial werden bisher überwiegend Nichteisenmetallen wie Aluminium- und Kupferlegierungen verwendet, welche in Form von Drähten kontinuierlich in einem einzigen Arbeitsschritt umgeformt werden. Die Nutzung von Pulver, Spänen oder Granulaten als Zuführmaterial ist ebenfalls möglich, wird jedoch im industriellen Einsatz derzeit nur selten angewendet. Produktbeispiele sind:

•    Stromleitungen
•    Strangpressprofile
•    Wärmetauscherrohre
•    Schweißdrähte

Bild 2: Kontinuierliches Pulverstrangpressen

Temconex®-Technologie bei NMF
Bei NMF wird eine kontinuierliche Pulverstrangpresse mit einer, gegenüber den konventionell arbeitenden Anlagen, deutlich verbesserten Werkzeugtemperierung betrieben. Diese modifizierte Anlage bildet die Grundlage der Temconex®–Technologie (Temperaturcontrolled Continous Extrusion). Diese erweitert das Spektrum der zu verarbeitenden Werkstoffe deutlich. Die bei NMF betriebene Temconex®–Anlage ist speziell für die Verarbeitung von Pulvern und Granulaten ausgelegt.

Produkte und Anwendungsfelder der Temconex®–Technologie
Für das in den letzten Jahren das gestiegene Interesse, mit dieser Technik kostengünstig Metallpulver zu kompaktieren bietet die Temconex®–Technologie Anwendungspotenziale für folgende Bereiche:
•    Kompaktierung von rasch erstarrten Pulvern
•    Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen
•    Herstellung von aufschäumbarem Aluminiumhalbzeug (Bild 3)

Bild 3: Im Temconex®–Prozess hergestelltes aufschäumbares Aluminiumhalbzeug und daraus geschäumte Formteile.

Bild 4 zeigt die Temconex®–Anlage und die sich anschließende Prozesslinie. Das Pulver wird mit der Dosiervorrichtung in die Nut eingefüllt und verpresst. Der austretende Strang kann unmittelbar nach der Matrize durch ein Kühlbecken auf Raumtemperatur abgekühlt werden. An das Kühlbecken schließt sich eine Ablängvorrichtung, bzw. entsprechende Haspeleinrichtungen bei der Produktion von dünnem Drahtmaterial an.

Bild 4: Temconex®–Anlage zum kontinuierlichen Pulverstrangpressen
    Standort: Neue Materialien Fürth GmbH

Vorteile der Temconex®–Technologie

•    Das kontinuierliche Pulverstrangpressen stellt eine sehr kurze Prozesskette mit hohem Automatisierungsgrad dar.
•    Die Umformung zur Endgeometrie kann dabei in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgen.
•    Zwischenglühungen, sowie weitere Umformschritte sind in vielen Fällen nicht erforderlich, so dass deutliche Energieeinsparungen möglich sind.
•    Zur Verpressung muss kein Schmiermittel eingesetzt werden, wodurch eine Verunreinigung des Produktes nicht stattfinden kann.
•    Im Vergleich zu konventionellen Herstellungsrouten ist die Wärmeeinwirkzeit auf das Material im Temconex®–Prozess deutlich verringert. Dadurch können z.B. Eigenschaften   von rasch erstarrten Pulvern gut in das fertige Produkt überführt werden.