Was bildet sich?
Das Sprühformen ist ein Metallformungsverfahren, bei dem geschmolzenes, zerstäubtes Metall auf ein rotierendes Substrat gesprüht wird, um einen Metallbarren oder -barren zu bilden. Die hohe Erstarrungsrate des Prozesses führt zu einer genau definierten Mikrostruktur. Das Verfahren erzeugt zu einem Bruchteil der Kosten ein ähnliches Material wie die Pulvermetallurgie. Je nach Substratform sind Knüppel oder Stangen unterschiedlicher Form möglich. Das Verfahren ist auf eine Vielzahl von Legierungen anwendbar.
Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften werden Metalle seit Tausenden von Jahren von der Menschheit bei der Herstellung von Geräten, Werkzeugen, Schiffen und verschiedenen Ausrüstungsgegenständen oder Waffen manipuliert. Moderne Werkzeuge und Instrumente erfordern Metallteile, die eng zusammenpassen und sich reibungslos gegeneinander bewegen. Zusätzlich müssen diese Präzisionsteile eine hohe Festigkeit und Härte aufweisen, die von der Mikrostruktur des festen Metalls abhängt.
Durch sorgfältige Kontrolle des Sprühformungsprozesses können die Tröpfchengröße, -form und -zusammensetzung manipuliert werden, um die gewünschten Endbearbeitungseigenschaften zu erzeugen. Beispielsweise sind Carbide, Kohlenstoff-Metall-Verbindungen, ein wesentlicher Faktor für die Endhärte von Stahl, der in Umgebungen mit hoher Beanspruchung wie im Weltraum oder unter Wasser verwendet wird. Bei der mikroskopischen Untersuchung von gegossenen Stahlblechen werden Carbidkristalle als lange Ketten angesehen, die die Sprödigkeit des Endprodukts erhöhen. Die meisten dieser Carbide sind Chromverbindungen. In ähnlichen sprühgeformten Stahlblechen sind die Karbide kleiner, gleichmäßig verteilt und bestehen aus Vanadium, einem stärkeren Metall.
Das Spritzformen ist kostengünstiger als die Pulvermetallurgie. Bei dieser alternativen Technologie wird das Pulver zunächst nach einer von mehreren Techniken hergestellt. Dann wird das Pulver gemischt, in einer Düse verdichtet und in einem Ofen gesintert. Das Sintern ermöglicht ein langsames Zusammenwachsen der Teilchen, wenn sie schmelzen und zusammenlaufen. Das Kornwachstum ist mikroskopisch. Pulvermetallurgie erzeugt sehr dichte, feste Materialien.
Sprühgeformte Produkte sind ebenfalls sehr dicht, erfordern jedoch zwei Verarbeitungsschritte. Die Legierung wird geschmolzen, durch eine Düse zerstäubt und trifft auf das Substrat. Durch Abkühlen des Stickstoffgases, das gegenläufig zu den Tröpfchen eingeblasen wird, werden die Tröpfchen getrennt und getrennt gehalten, kühlen jedoch schneller ab. Die Entmischung der Legierungsmetalle wird verzögert, indem die Tröpfchen nicht vermischt werden. Die Tröpfchen sind teilweise geschmolzen, wenn sie auf das Substrat treffen; In der Pulvermetallurgie liegt das Metall in fester Partikelform vor.
Das Spritzformverfahren wurde als Osprey-Verfahren weiterentwickelt, eine handelsübliche Methode für hochfeste Stähle. Eine Verfahrensvariante, das Spraycast-X ™ -Verfahren, ermöglicht die Herstellung von Nickelbasislegierungen, die für Gasturbinenteile ausreichend zäh sind. Die Kosten werden ebenfalls reduziert, da weniger Metallabfälle entfernt werden müssen, um das endgültige Teil zu bilden.