Schneckenzylinder Heißisostatisches Pressen bei konstruktiver Bauteilanpassung vorteilhaft

Zwar ist das heißisostatische Pressen (HIP) von Metallteilen etabliert, doch werden die Vorteile oft unterschätzt. Sie kommen erst nach einer konstruktiven Bauteilanpassung zum Tragen, wie sich anhand eines Einschneckenzylinders zeigen lässt. Je mehr Fertigungsschritte auf das HIP-Verfahren umgestellt wurden, desto größer waren die Vorteile, besonders die Sicherstellung der Fertigungsqualität.

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Das heißisostatische Pressen (HIP) gehört zu den gängigen Verfahren zur Herstellung von pulvermetallurgischem Stahl. Hierbei wird ein Blechbehälter mit gasverdüstem Stahlpulver gefüllt, evakuiert und gasdicht abgedichtet. Diese Kapsel setzt man dann bei Temperaturen bis 1100 °C einem hohen Gasdruck (bis 1400 bar) aus, wodurch das Pulver im Inneren gesintert wird und einen Stahlkörper mit homogener Struktur bildet.

Pulver lässt sich auf Stahl gut heißisostatisch pressen

Das heißisostatische Pressen ermöglicht auch, feste Pulverschichten auf herkömmliche Stahlkörper aufzubringen, welche die Oberfläche ganz oder teilweise bedecken. Außerdem lassen sich damit Formteile aus Werkstoffkombinationen herstellen, die durch Schweißen nicht erzielt werden können.

Das gab den Ausschlag für die Prämierung eines Zylinders mit kegelförmiger Innenbeschichtung auf der HIP 2008 (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Dort erhielt dieses Bauteil einem Preis für das Beste seiner Klasse. Der Zylinder wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden und unter Ausnutzung wesentlicher Vorteile des heißisostatischen Pressens verwirklicht.

Werkstoffverbund ermöglicht stabilen Verschleißschutz

Ziel des Werkstoffverbunds ist es, dieses Hohlteil im Innern mit einer stabilen Verschleißschutzschicht zu versehen. In diesem Einschneckenzylinder wird Roh-Methylzellulose unter hohen Temperaturen und Drücken „geschoren“. Dabei ist die Innenfläche des Zylinders einem erheblichen Abriebverschleiß ausgesetzt.

Methylzellulose wird im Wesentlichen in der Bauindustrie als Zusatz zu Zement oder Gips verwendet, um die Abbindezeit zu verzögern. Methylzellulose ist auch Hauptbestandteil in Tapetenkleistern. Außerdem ist es in vielen Nahrungsmittel- und Körperpflegeprodukten enthalten.

Zum Schutz des Zylinders gegen extremen Verschleiß wird üblicherweise eine Legierung auf Kobaltbasis als Innenbeschichtung aufgebracht. Bei diesem Projekt führte die Zusammenarbeit mit dem Kunden zu einer verbesserten Kapselkonstruktion und zu innovativen Bearbeitungstechniken für das heißisostatische Pressen.

Heißisostatisches Pressen ermöglicht besseres Bauteil

Die Entwicklung ging schrittweise voran, in vier einzelnen Phasen. Das Endergebnis war ein komplexes Bauteil – eines, das für die spezielle Anwendung besser geeignet ist.

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