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Thermo-optisches Messsystem zur in-situ Analyse des Sinterverhaltens komplex geformter Bauteile für eine effiziente und endkonturnahe Fertigung am Beispiel von anisotropen Nd-Fe-B Permanentmagneten
M. Schönfeldt1, J. Kraus1, J. Gassmann1, A. Weidenkaff1,2, O. Gutfleisch1,2
1 Fraunhofer Projektgruppe IWKS, Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau
2 Technische Universität Darmstadt, Alarich-Weiss-Straße 16, 64287 Darmstadt
mario.schoenfeldt@isc.fraunhofer.de
Gesinterte Bauteile und die dafür eingesetzten Werkstoffe kommen in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz. Ihr Vorteil liegt in der Möglichkeit zur endkonturnahen Fertigung von komplex geformten Bauteilen, ohne eine zusätzliche kostenintensive mechanische Nachbearbeitung auf Endmaß. Um diese positiven Eigenschaften für eine kostengünstige Produktion nutzen zu können, ist die Kenntnis des exakten Verhaltens der Formteile und Werkstoffe während des Wärmebehandlungsprozesses nötig. Dadurch lassen sich die pulvermetallurgischen Produktionsprozesse weiter optimieren und das Herstellungsverfahren noch effizienter gestalten. Dies ist gerade im Hinblick auf die Entwicklung neuer Sinterwerkstoffe und der Konstruktion neuer Bauteile, insbesondere bei der Verwendung von kritischen und teuren Rohstoffen, ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.
In diesem Beitrag wurde das Sinterverhalten von anisotropen pulvermetallurgisch hergestellten Nd-Fe-B Permanentmagneten untersucht. Das beim Pressen der Grünkörper nötige Magnetfeld zur Herstellung anisotroper Magnete hat einen entscheidenden Einfluss auf das Schwindungsverhalten der Presslinge. Die genaue Kenntnis dieses anisotropen Sinterverhaltens ist für die Werkzeugauslegung und Bauteilkonstruktion, sowie zur Materialeinsparung unerlässlich. Die Sinterpulver wurden dazu in einem Magnetfeld unter inerter Atmosphäre zu anisotropen Grünlingen verpresst und anschließend unter Vakuum im thermo-optischen Messsystem gesintert. Über eine Kamera wurde die Formänderung der Presslinge während der Wärmebehandlung aufgenommen und die Längenänderungen in-situ in zwei Raumrichtungen simultan durch die integrierte Messsoftware ausgewertet. Der Einfluss der Prozessparameter wie Ofenatmosphäre und Heizrate auf das Sinterverhalten wurde analysiert, um die Herstellung der Permanentmagnete zu optimieren.
