Sprühformungstechnologie

Sprühformung, englischer Name: Sprühformung; Beim Sprühformen handelt es sich um einen Prozess, bei dem unter hohem Druck stehendes Inertgas verwendet wird, um den Legierungsflüssigkeitsstrom in kleine Tröpfchen zu zerstäuben, die unter einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom fliegen und abkühlen und sich auf einem Rohling ablagern, bevor dieser vollständig erstarrt. Es bietet verschiedene Vorteile schneller Erstarrungstechniken, wie z. B. die Erzielung von Materialien mit feinen Körnern, einer gleichmäßigen Mikrostruktur und die Möglichkeit, Makroseigerung zu unterdrücken.

Es handelt sich um eine neue Prozesstechnologie, die Metallschmelzen, Flüssigmetallzerstäubung, schnelle Erstarrung und Sprühauftragsformen in einen metallurgischen Betriebsprozess zur Herstellung von Metallwerkstoffprodukten integriert. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Materialien, der Reformierung traditioneller Prozesse, der Verbesserung der Materialleistung, der Einsparung von Energieverbrauch und der Reduzierung der Umweltverschmutzung. Dieses Verfahren wurde erstmals 1972 von Osprey Metals in Großbritannien patentiert und ist daher international allgemein als Osprey-Verfahren bekannt. Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den Vereinigten Staaten, auch bekannt als Liquid Dynamic Compaction (LDC), aufgrund der Verwendung von Ultraschallzerstäubungstechnologie im Spray.

Aufgrund des Effekts der schnellen Erstarrung weist das erhaltene Metallmaterial eine gleichmäßige Zusammensetzung, eine feine Mikrostruktur, keine Makroseigerung und einen niedrigen Sauerstoffgehalt auf. Im Vergleich zum herkömmlichen Gussschmiedeverfahren und Pulvermetallurgieverfahren zeichnet es sich durch einen kurzen Prozessablauf, einen vereinfachten Prozess und eine hohe Abscheidungseffizienz aus. Dabei handelt es sich nicht nur um eine fortschrittliche Technologie zur Herstellung von Rohlingen, sondern auch um die Entwicklung eines Verfahrens zur direkten Herstellung von Metallteilen. Es hat sich weltweit zu einem Hotspot für die Entwicklung und Anwendung neuer Materialien entwickelt.

Das Prinzip der Sprühformung ist in Abbildung dargestellt. Ähnlich wie bei der Zerstäubungsmethode wird die geschmolzene Metall- oder Legierungsflüssigkeit zunächst mit Stickstoff oder Argon in kleine Tröpfchen zerstäubt und dann direkt versprüht und in Vorformen abgeschieden, ohne dass sie zu Pulver verfestigt wird, mit einer relativen Dichte von über 96 %. Nach der anschließenden Warmverarbeitung (Schmieden, Walzen, Strangpressen oder heißisostatisches Pressen) entsteht ein vollständig dichtes Produkt. Aufgrund des schnellen Verfestigungseffekts weist dieses sprühgeformte Produkt eine verfeinerte Kristallstruktur, eine gleichmäßige Zusammensetzung und keine Makroseigerung auf. Es verfügt nahezu über die Vorteile pulvermetallurgischer Produkte, kann jedoch die Prozesse Mahlen, Sieben, Pressen und Sintern einsparen und so die Produktionskosten senken.