Пресовані деталі порошкової металургії передач

Опис продукту

Як важлива частина трансмісії, шестерні відіграють ключову роль в автомобілях. Щільність і твердість зубчастого колеса тісно пов'язані з характеристиками матеріалу і процесом підготовки. Удосконалена технологія пресування збільшує щільність пресованих порошків і покращує продуктивність виробів порошкової металургії; в той же час точність розмірів пресованих деталей порошкової металургії Gear може бути покращена, а форма може бути складнішою. Далі спочатку розглядається новий процес порошкової металургії та його вплив на зубчасті колеса.

1. 1 Формування теплим стисненням

Технологія гарячого пресування — це нова технологія жорсткого формування, розроблена в 1990-х роках і промислово застосована для виготовлення високоміцних деталей на основі заліза порошкової металургії. Ця технологія не тільки зберігає основні характеристики високої продуктивності та високої точності розмірів традиційного процесу формування, але також збільшує щільність деталей (7.20-7.35 г/см3) за менших витрат. Завдяки збільшенню щільності деталей його комплексні механічні властивості були значно покращені, а сфера застосування швидко розширилася, створюючи умови для повного використання технічних переваг порошкової металургії.

Ущільнення технології теплого пресування в основному досягається шляхом зниження швидкості зміцнення та ступеня частинок порошку заліза при температурі гарячого пресування та зниження опору пластичній деформації частинок порошку заліза. Крім того, перегрупування частинок під час процесу формування також може збільшити щільність. На даний момент виготовлено спечені деталі на основі заліза з міцністю на розрив 1500 МПа. Ford Motor Company використала на двигуні втулку турбіни зі змінною швидкістю з термобаричною рідиною масою 1,2 кг. Ключем до процесу гарячого пресування є виробництво високоефективних деталей порошкової металургії на основі заліза за нижчою ціною та пошук кращого поєднання продуктивності та вартості для автомобільних деталей. Перевагами гарячого пресування є: висока щільність неспеченого матеріалу та щільність спекання, висока міцність у неспеченому стані, низький тиск виймання з форми та мала еластична післядія.

1. 2 Висока швидкість пресування

Швеція розробила процес високошвидкісного пресування. Розвиток цього процесу дає змогу розробляти високощільні та великомасштабні деталі порошкової металургії вагою понад 5 кг. Це дозволяє стиснути порошок протягом 20 мс, а щільність можна додатково збільшити шляхом багаторазового стиснення протягом 300 мс. Як метод масового виробництва, високошвидкісне пресування може подолати обмеження поточної порошкової металургії. Традиційне пресування вимагає високого тиску формування, і тиск формування обмежено тоннажем преса, тоді як високошвидкісне пресування не підлягає цьому обмеженню. Щільність порошку на основі попереднього та дифузійного легування може досягати 7.{10}}.7 г/см3. Ця нова технологія виробництва нещодавно була впроваджена в промисловість порошкової металургії. Ущільнення високошвидкісного пресування в основному реалізується сильною ударною хвилею, що генерується гідравлічно керованим молотком. Маса молотка і швидкість натискання визначають величину енергії удару і ступінь ущільнення. Завдяки гідравлічному управлінню ефективність безпеки висока. Завдяки належному управлінню процесом неосьовий пружинний механізм може уникнути мікроскопічних дефектів зеленого пресу. Для високошвидкісного пресування можливе багаторазове пресування без значного збільшення щільності повторних пресувань після першого пресування звичайними пресами. Оскільки енергія удару 4 кДж така ж, як енергія двох ударів 2 кДж, щільність пресування однакова. Тому середній прес можна використовувати для досягнення високої щільності шляхом багаторазового пресування. Багатократне придушення ударів також можна виконати швидко, оскільки інтервал часу між кожним ударом становить менше 300 мс. Цей тип преса може використовувати комп’ютер для точного керування ходом і енергією удару молотка, а процес виробництва деталей, які пресуються ним, в основному такий самий, як традиційний процес формування.

Щільність традиційних пресованих порошків низька в середині та висока на обох кінцях, що може легко спричинити надмірну усадку в середині після спікання та вплинути на точність розмірів деталей. Деталі, спресовані на високій швидкості, мають більш рівномірний розподіл щільності. Після спікання різниця розмірів між середньою частиною та кінцевою частиною буде меншою, що покращить узгодженість розміру частини. Якщо високошвидкісне формування поєднати з іншими процесами, характеристики матеріалів будуть значно покращені. Щільність попередньо легованого порошку ASTALOY CrM із вмістом вуглецю 0.4% може досягати 7,5 г/см3 після високошвидкісного пресування, а міцність на розрив може досягати 1220 МПа після високої температури спікання при 1250 градусах, а міцність на розрив може досягати 1380 після спікання та загартування при 1120 градусах. МПа. Видно, що продуктивність деталей, що пресуються на високій швидкості, досягла вищого рівня. Як процес між традиційним порошковим формуванням і порошковим куванням, високошвидкісне пресування має очевидні переваги. Завдяки хорошій економічній ефективності він має широкий спектр застосування. Зокрема, його перевагами є: висока та рівномірно розподілена щільність, висока продуктивність, можливість виготовлення великих деталей у кілька кілограмів, невеликі пружні наслідки та висока точність, а також можливість виготовлення деталей з відносно великою довжиною та діаметром (коефіцієнт довгого діаметра до 6,0) . Технологія високошвидкісного пресування все ще знаходиться в стадії постійного розвитку. На початковій стадії розвитку він може формувати лише прості частини, такі як прямі бочки без сходинок, але зараз він розробив більш складні деталі, які можуть формувати сходинку. Однак інші деталі більш складної форми зараз не можуть бути виготовлені, що також є важливою причиною обмеження технології високошвидкісного пресування.

1.3 Агломераційне зміцнення

Зміцнення спіканням — це комбінація спікання за допомогою порошкової металургії та процесу термообробки гарту для покращення властивостей матеріалу з метою зниження витрат. Процес загартування спеканням може заощадити процес термічної обробки після спікання, і в той же час може отримати високі властивості міцності та високої твердості, тим самим зменшуючи виробничі витрати. Крім того, під час загартування буде створено високу залишкову внутрішню напругу, і деталі будуть деформовані, що ускладнить контроль розмірного допуску деталей. У процесі гартування спіканням, оскільки швидкість охолодження після спікання набагато нижча, ніж швидкість загартування, деформація може бути мінімізована. Тому процес агломерації підходить для великих і складних за формою деталей, які важко обробляти. Загартовані спеканням сталі зазвичай використовуються для виготовлення деталей середньої та високої щільності. Загалом, основними легуючими елементами чавунного порошку, що зміцнюється при спеканні, є молібден, марганець, хром, мідь і нікель. Матеріали, що містять ці легуючі елементи, мають досить високу прогартовуваність, щоб зміцнюватися під час охолодження при спіканні. Після спікання та загартування металографічна структура сплаву складається переважно з мартенситу, на додаток до невеликої кількості дрібного перліту, бейніту та залишкового аустеніту; залежно від температури та часу спікання може бути невелика кількість областей, багатих нікелем. Відповідно до фактичних умов спікання та конкретних вимог до деталей, хімічний склад належним чином регулюється, і після охолодження можна отримати необхідну твердість і продуктивність. Відповідно до літературних повідомлень, велика кількість спечених загартованих шестерень застосовувалася для трансмісійних механізмів, таких як автомобілі. У порівнянні з традиційним процесом, це знижує витрати на виробництво, але не знижує продуктивність. Ці деталі, виготовлені методом порошкової металургії, мають високу точність розмірів, низький рівень шуму, високу міцність, хорошу зносостійкість і стійкість до корозії. Зубчасті колеса Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. загартовані шляхом спікання, щільність перевищує 7.0 г/см3, а твердість перевищує HRC40 після відпустки. У порівнянні з традиційним способом вартість знижується на 10 відсотків, а також знижується ризик деформації загарту.

1. 4 Високотемпературне спікання

Високотемпературне спікання є важливим заходом для підвищення міцності. Завдяки високотемпературному спіканню можна зменшити частину оксиду, збільшити швидкість дифузії атомів, збільшити однорідність складу, пори можуть бути повністю сфероїдизовані, а відстань між порами може бути більшою. Він підходить для нових матеріалів порошкової металургії, таких як швидкорізальна сталь, нержавіюча сталь і високотемпературні сплави. Таким чином можна покращити щільність, механічні властивості, втомну міцність на осьовий/обертальний згин, стійкість до корозії та фізичні властивості деталі. Однак є також деякі недоліки, такі як збільшення втрат обладнання, збільшення споживання енергії, збільшення витрат на технічне обслуговування печі, зниження продуктивності, збільшення деформації деталей, зниження співвісності деталей, низькі швидкості охолодження та інші проблеми процесу. Тому високотемпературне спікання деталей порошкової металургії збільшить деякі додаткові витрати. Для матеріалів на основі заліза високотемпературне спікання підходить для таких ситуацій: матеріали вимагають високотемпературного спікання, такі як нові кремнійвмісні матеріали на основі заліза, високоефективна нержавіюча сталь; високотемпературне спікання є найбільш ефективним або єдиним методом, який може задовольнити вимоги; високотемпературне спікання може скоротити процеси або інше обладнання, наприклад заміну вторинного пресування на первинне; спікання попереднього легування або порошкової суміші, у цей час завдяки відновленню деяких оксидів підвищується ступінь легування, покращується ефективність затвердіння та покращуються механічні властивості. Важливою причиною нестабільної роботи спечених передач є сегрегація змішаного порошку. За допомогою високотемпературного спікання ефект сегрегації може бути значно зменшений або усунутий. Для деяких матеріалів необхідно високотемпературне спікання, з іншого боку, існуючі матеріали не досягають свого повного потенціалу при спіканні за нижчих температур. Щоб повністю використати потенціал цих матеріалів, які вимагають від них високої видимої твердості, надзвичайної стійкості до ударів і міцності на розрив, необхідно також використовувати високотемпературне спікання. Деталі порошкової металургії з такими властивостями будуть дуже конкурентоспроможними; хоча згідно з іноземним аналізом, високотемпературне спікання збільшить вартість приблизно на 10-15 відсотків.

1.5 Інфільтрація

Інфільтрація полягає в розплавленні інших матеріалів (головним чином міді для спечених деталей на основі заліза) під час процесу спікання та проникненні в спечене тіло під дією капілярів і сили тяжіння для покращення щільності та продуктивності деталі. Загалом вартість сировини висока, а мідь дифундує в каркасну матрицю та утворює велику кількість рідкої фази під час інфільтрації, а розмір сильно змінюється. Інфільтрована міддю шестерня компанії Ningbo Dongmu має масу 2700 г і висоту більше 70 мм; після спікання та обробки інфільтрацією твердість зубчастого колеса становить HRB85, а загальна щільність становить 7,3 г/см3.

Процес лиття під тиском металу

Системи виявлення