Herstellung von ringförmigen Bauteilen mit pulvermetallurgisch erzeugten Schichten durch das Radial-Axial-Ringwalzen

Die vorliegende Arbeit ist Teil einer Verfahrensentwicklung zur Herstellung ringförmiger Bauteile mit verschleißbeständigen Dickschichten aus PM-Stählen. Das Verfahrensprinzip beruht darauf, einen Walzrohling mit einer Pulverkammer zu versehen, um diese im Anschluss an eine Erwärmungs- und Sinterphase im Radial-Axial-Ringwalzprozess zu kompak- tieren. Die Kombination von pulvermetallurgischer Beschichtung und walztechnischer Herstellung des Grundkörpers zielt auf die Schaffung einer kostengünstigen Alternative zu aktuellen Herstellungsverfahren und eine potentielle Erweiterung des herstellbaren Größenspektrums ab. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Abläufe im Walz- und Verdichtungsprozess unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften des Ringwalzens untersucht und charakterisiert. Dabei standen auch die Realisierung einer geeigneten Walzprozessführung und die Ermittlung fertigungstechnisch relevanter, auf die Schichtausprägung und Verdichtung einflussnehmender Faktoren im Vordergrund. Neben den zugehörigen Walzversuchen, wurden in eigenen Versuchsreihen auch die vorhergehende Befüllung der Pulverkammer und die Sinterung des Schichtmaterials hinsichtlich ihres Einflusses auf das Verdichtungsgeschehen analysiert. Die Untersuchung erfolgte unter Verwendung anwendungsnaher Schicht- und Grundkörperwerkstoffe. Für die Untersuchungen wurde eine Prozessführung umgesetzt, die eine hauptsächlich radiale Zustellung mit bereits zu Walzbeginn hohen Walzkräften realisiert, da die Schichtkompaktierung hauptsächlich von einer Querschnittsreduzierung in Dickenrichtung profitiert. Die Analyse des grundlegenden Walz- und Verdichtungsgeschehens erfolgte auf Basis der Volumenentwicklung und der, in verschiedenen Walzstadien ermittelten Verdichtungs- und Umformungszustände. Es konnte festgestellt werden, dass die Hauptkompaktierung der Schicht schon in einer frühen Walzphase erfolgt. Die Walzung geht zunehmend in eine Umformung über, die sich schließlich durch ein merkliches Durchmesserwachstum äußert. Ferner wurde die Schichtausprägung hinsichtlich Verformungsentstehung und Verdichtungsgradverteilung charakterisiert und diskutiert. Während die oberen und unteren Schichtbereiche noch verdichtungshinderlichen Randeffekten unterlegen sind, werden in einem größeren mittleren Schichtbereich hohe Verdichtungsgrade erreicht.