Tooling Concepts for Sustainable Sintered Parts Manufacture
- Reference number
- PE08-0041
- Start and end dates
- 090101-101231
- Amount granted
- 2 000 000 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Sintered parts manufacture by powder metallurgy is associated with lowest energy requirement per kg final part among competing techniques. New nitrogen-alloyed tool materials have properties that can give very low friction in powder compaction without so-called galling. This means longer life time and shorter lead times without costly coating of the compaction die surface. The goal of this project is to use this advantage and realise best practice tooling concepts at the sintered parts manufacturer Callo AB. This requires following research efforts: 1) Study and implementation of procedures to re-assure proper stiffness and compressive pre-loading of novel tool materials in compaction dies. It is expected that this will have significant impact on life-time expansion of the compaction dies. 2) Study and implementation of novel tool steels as low friction materials in compaction dies without need for surface coating. 3) Study of possibilities and restrictions with such tool materials when used in die compaction of different ferrous powder grades of practical importance. The work includes compaction experiments at Callo and evaluation work and laboratory tests at Chalmers and Dalarna University. Uddeholm Tooling provides test material and performs FEM simulations to find out theoretical limits for the application of tool steels in compaction dies.
Popular science description
Pulverteknik är en mycket resurssnål och kostnadseffektiv metod för framställning av komponenter med kompicerad form i stora serier. Detta har rönt framgång i tillämpningar inom fordonsindustrin. Vid jämförelse med andra tekniker ger pulverteknik genom pressning och sintring av metallpulver den lägsta energianvändningen per kilogram färdig detalj. Oavsett andra förbättringsåtgärder är det mest centrala för en sintergodstillverkare som Callo AB att ha väl fungerande verktygslösningar för sin pulverkompaktering. Nya kvävelegerade verktygsstål har framtagits. Dessa har egenskaper som ger mycket låg friktion vid pulverkompaktering utan uppkomst av påkletning av pulvermaterial på verktygsytan. Detta betyder att längre livslängd och kortare ledtider kan åstadkommas i kombination eftersom kostnadsdrivande ytbeläggning av verktygsytan kan undvikas. Det övergripande målet med detta projekt är att ta fördel av dessa fakta och realisera bästa möjliga verktygskoncept hos Callo AB. Callo AB planerar att fullt utnyttja möjligheterna med nämnda nya verktygsstål i sin tillverkning. Detta kräver ett antal forskningsinsatser enligt nedan. 1. ökad kunskap kring koncept för krympförband eller alternativa metoder för att säkerställa ökad styvhet och förspänning av verktygsmaterialet i dynan. Korrekt design förväntas här ge ökad verktygslivslängd. 2. ökad kunskap kring olika verktygsstål med särkilt fokus på nya material för att bättre förstå de grundläggande mekanismerna för låg friktion och anti-galling egenskaper. Detta innebär att fördyrande metoder som ytbeläggning av verktygsytor kan undvikas. 3. ökad förståelse avseende möjligheter och begränsningar vid användande av optimala verktygsstål i pressverktyg för olika pulversorter av praktisk betydelse. Arbetet bedrivs i form av pulverkompakteringsexperiment hos Callo och utvärdering vid Chalmers och Högskolan Dalarna. Uddeholm Tooling bidrar med försöksmaterial och svarar även för beräkninhgsarbete för att stödja kunskapsuppbyggnanden när det gäller teoretiska gränser för verktygsapplikationer inom pulverkompaktering. Projektet baseras på lovande resultat hos projektparterna. Projektets syfte och mål relaterar till effektivare användning av verktygsmaterial genom ökad livslängd, undvikande av ytbeläggning samt ökad flexibilitet i produktrealisering i sintergodstillverkning.