Tandwielpoedermetallurgie geperste onderdelen

Productomschrijving

Als belangrijk transmissieonderdeel spelen tandwielen een sleutelrol in auto's. De dichtheid en hardheid van het tandwiel hangen nauw samen met de prestaties van het materiaal en het voorbereidingsproces. Geavanceerde verdichtingstechnologie verhoogt de dichtheid van poederverdichtingen en verbetert de prestaties van poedermetallurgieproducten; tegelijkertijd kan de maatnauwkeurigheid van met poedermetallurgie geperste onderdelen worden verbeterd en kan de vorm complexer zijn. Het volgende bespreekt eerst het nieuwe poedermetallurgieproces en de impact ervan op tandwielen.

1. 1 Warme compressievorming

Warmperstechnologie is een nieuwe stijve matrijsvormtechnologie die in de jaren 90 is ontwikkeld en industrieel wordt toegepast om zeer sterke, op ijzer gebaseerde poedermetallurgieonderdelen te vervaardigen. Deze technologie handhaaft niet alleen de basiskenmerken van hoge productiviteit en hoge maatnauwkeurigheid van het traditionele gietproces, maar verhoogt ook de dichtheid van onderdelen (7,20-7.35g/cm3) tegen lagere kosten. Door de toename van de dichtheid van onderdelen zijn de uitgebreide mechanische eigenschappen aanzienlijk verbeterd en is het toepassingsgebied snel uitgebreid, waardoor de voorwaarden zijn geschapen om de technische voordelen van poedermetallurgie ten volle te benutten.

De verdichting van de warmperstechnologie wordt voornamelijk bereikt door de werkhardingssnelheid en mate van de ijzerpoederdeeltjes bij de warmperstemperatuur te verminderen en de plastische vervormingsweerstand van de ijzerpoederdeeltjes te verminderen. Bovendien kan de herschikking van deeltjes tijdens het vormingsproces ook de dichtheid verhogen. Onderdelen op basis van gesinterd ijzer met een treksterkte van 1500 MPa zijn tot nu toe voorbereid. Ford Motor Company heeft een turbinenaaf met thermobarische vloeistof met variabele snelheid en een massa van 1,2 kg op de motor gebruikt. De sleutel van het warme persproces is het vervaardigen van hoogwaardige op ijzer gebaseerde poedermetallurgie-onderdelen tegen lagere kosten, en het vinden van een beter combinatiepunt tussen prestatie en kosten voor auto-onderdelen. De voordelen van warm persen zijn: hoge groene dichtheid en gesinterde dichtheid, hoge groene sterkte, lage ontkistingsdruk en kleine elastische nawerking.

1. 2 persen met hoge snelheid

Zweden heeft een proces ontwikkeld voor persen op hoge snelheid. De ontwikkeling van dit proces maakt het mogelijk om high-density en grootschalige poedermetallurgieonderdelen van meer dan 5 kg te ontwikkelen. Hierdoor kan het poeder binnen 20 ms worden gecomprimeerd en kan de dichtheid verder worden verhoogd door meerdere compressies binnen 300 ms. Als massaproductiemethode kan persen met hoge snelheid de beperkingen van de huidige poedermetallurgie doorbreken. Traditioneel persvormen vereist een hoge vormdruk en de vormdruk wordt beperkt door het tonnage van de pers, terwijl persen met hoge snelheid niet onderhevig is aan deze beperking. De poederdichtheid op basis van voorlegering en diffusielegering kan oplopen tot 7,4-7,7g/cm3. Deze nieuwe productietechnologie is onlangs geïntroduceerd in de poedermetallurgie-industrie. De verdichting van persen met hoge snelheid wordt voornamelijk gerealiseerd door de sterke schokgolf die wordt gegenereerd door de hydraulisch gestuurde hamer. De massa van de hamer en de perssnelheid bepalen de grootte van de slagenergie en de mate van verdichting. Door de hydraulische bediening zijn de veiligheidsprestaties hoog. Door de juiste procesbeheersing kan de niet-axiale terugvering de microscopische defecten van de groene compact voorkomen. Voor persen met hoge snelheid is het mogelijk om meerdere persingen uit te voeren zonder een significante toename van de dichtheid van herhaalde persingen na de eerste persing met conventionele persen. Omdat de impactenergie van 4kJ hetzelfde is als die van twee impactenergie van 2kJ, is de persdichtheid hetzelfde. Daarom kan een middelgrote pers worden gebruikt om een ​​hoge dichtheid te bereiken door middel van meerdere persingen. Het onderdrukken van meerdere schokken kan ook snel worden uitgevoerd omdat de intervaltijd tussen elke schok minder dan 300 ms bedraagt. Dit soort pers kan de computer gebruiken om de slag- en slagenergie van de hamer nauwkeurig te regelen, en het productieproces van de onderdelen die erdoor worden geperst, is in wezen hetzelfde als het traditionele vormingsproces.

De dichtheid van traditionele poedercompacts is laag in het midden en hoog aan beide uiteinden, wat na het sinteren gemakkelijk overmatige krimp in het midden kan veroorzaken en de maatnauwkeurigheid van de onderdelen kan beïnvloeden. De met hoge snelheid geperste delen hebben een meer uniforme dichtheidsverdeling. Na het sinteren zal het verschil in grootte tussen het middelste deel en het einddeel kleiner zijn, wat de consistentie van de onderdeelgrootte zal verbeteren. Als vormen met hoge snelheid wordt gecombineerd met andere processen, zullen de prestaties van materialen aanzienlijk worden verbeterd. De dichtheid van ASTALOY CrM voorgelegeerd poeder met koolstofgehalte van 0.4 procent kan 7,5 g/cm3 bereiken na persen op hoge snelheid, en de treksterkte kan 1220 MPa bereiken na hoge temperatuur sinteren bij 1250 graden, en de treksterkte kan 1380 bereiken na sinteren en uitharden bij 1120 graden. MPa. Het is te zien dat de prestaties van de met hoge snelheid geperste onderdelen een hoger niveau hebben bereikt. Als een proces tussen traditioneel poedervormen en poedersmeden in, heeft persen met hoge snelheid duidelijke voordelen. Vanwege de goede kostenprestaties heeft het een breed scala aan toepassingen. Concreet zijn de voordelen: hoge en gelijkmatig verdeelde dichtheid, hoge productiviteit, grote delen van enkele kilo's kunnen worden geproduceerd, kleine elastische nawerkingen en hoge precisie, en delen met relatief grote lengte en diameter kunnen worden geproduceerd (lange diameterverhouding tot 6,0) . De hogesnelheidsperstechnologie is nog steeds in ontwikkeling. In de beginfase van de ontwikkeling kan het alleen eenvoudige onderdelen vormen, zoals rechte vaten zonder treden, maar nu zijn er complexere onderdelen ontwikkeld die een opstap kunnen vormen. Andere onderdelen met complexere vormen kunnen momenteel echter niet worden geproduceerd, wat ook een belangrijke reden is waarom de hogesnelheidsperstechnologie beperkt is.

1.3 Sinterverharding

Sinteren harden is de combinatie van poedermetallurgie sinteren en afschrikken warmtebehandelingsproces om materiaaleigenschappen te verbeteren, om de kosten te verlagen. Het sinterhardingsproces kan het warmtebehandelingsproces na het sinteren besparen en tegelijkertijd hoge sterkte- en hardheidseigenschappen verkrijgen, waardoor de productiekosten worden verlaagd. Bovendien zal tijdens het afschrikken een hoge interne restspanning worden gegenereerd en zullen de onderdelen worden vervormd, waardoor het moeilijk wordt om de maattolerantie van de onderdelen te regelen. In het sinterhardingsproces kan de vervorming worden geminimaliseerd, aangezien de koelsnelheid na sinteren veel lager is dan die van afschrikken. Daarom is het sinterhardingsproces geschikt voor grote en complex gevormde onderdelen die moeilijk te hanteren zijn. Sintergeharde staalsoorten worden over het algemeen gebruikt om onderdelen met een gemiddelde tot hoge dichtheid te vervaardigen. Over het algemeen zijn de belangrijkste legeringselementen van sinterhardend ijzerpoeder molybdeen, mangaan, chroom, koper en nikkel. Materialen die deze legeringselementen bevatten, hebben een voldoende hoge hardbaarheid om te harden tijdens sinterkoeling. Na sinteren en uitharden is de metallografische structuur van de legering grotendeels martensiet, naast een kleine hoeveelheid fijn perliet, bainiet en vastgehouden austeniet; afhankelijk van de sintertemperatuur en -tijd kan er een kleine hoeveelheid nikkelrijke gebieden zijn. Volgens de werkelijke omstandigheden van het sinteren en de specifieke vereisten van de onderdelen, is de chemische samenstelling correct aangepast en kunnen de vereiste hardheid en prestaties na afkoeling worden verkregen. Volgens literatuurrapporten is een groot aantal gesinterde geharde tandwielen toegepast op transmissiemechanismen zoals auto's. In vergelijking met het traditionele proces verlaagt het de productiekosten, maar vermindert het geen enkele prestatie. Deze Gear poedermetallurgie geperste onderdelen hebben een hoge maatnauwkeurigheid, laag geluidsniveau, hoge sterkte, goede slijtvastheid en corrosieweerstand. De tandwielen van Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. worden gehard door sinteren, de dichtheid is groter dan 7,{4}} g/cm3 en de hardheid is groter dan HRC40 na ontlaten. Vergeleken met de traditionele methode worden de kosten met 10 procent verlaagd en wordt het risico op dovende vervorming verminderd.

1. 4 Sinteren op hoge temperatuur

Sinteren op hoge temperatuur is een belangrijke maatregel om de sterkte te verbeteren. Door sinteren bij hoge temperatuur kan een deel van het oxide worden verminderd, kan de diffusiesnelheid van atomen worden verhoogd en kan de uniformiteit van de samenstelling worden verhoogd, en kunnen de poriën volledig bolvormig zijn en kan de porie-afstand groter zijn. Het is geschikt voor nieuwe poedermetallurgiematerialen zoals snelstaal, roestvrij staal en legeringen voor hoge temperaturen. Op deze manier kunnen de dichtheid, mechanische eigenschappen, axiale/roterende buigvermoeiingssterkte, corrosieweerstand en fysieke eigenschappen van het onderdeel worden verbeterd. Er zijn echter ook enkele nadelen, zoals meer apparatuurverlies, hoger energieverbruik, hogere onderhoudskosten voor ovens, verminderde productiviteit, verhoogde vervorming van onderdelen, verminderde coaxialiteit van onderdelen, lage koelsnelheden en andere procesproblemen. Daarom zal het sinteren bij hoge temperatuur van poedermetallurgiedelen enige extra kosten met zich meebrengen. Voor materialen op ijzerbasis is sinteren bij hoge temperatuur geschikt voor de volgende situaties: materialen vereisen sinteren bij hoge temperatuur, zoals nieuwe siliciumbevattende materialen op ijzerbasis, hoogwaardig roestvrij staal; sinteren op hoge temperatuur is de meest effectieve of enige methode die aan de vereisten kan voldoen; sinteren bij hoge temperatuur kan processen of andere apparatuur verminderen, zoals het veranderen van secundair persen naar primair persen; voorgelegeerd of voorgemengd poedersinteren, op dit moment, als gevolg van de vermindering van sommige oxiden, neemt de legeringsgraad toe, verbeteren de hardingsprestaties en verbeteren de mechanische eigenschappen. Een belangrijke reden voor de onstabiele prestaties van gesinterde tandwielen is de scheiding van gemengd poeder. Door sinteren bij hoge temperatuur kan het effect van segregatie aanzienlijk worden verminderd of geëlimineerd. Sinteren bij hoge temperatuur is voor sommige materialen noodzakelijk, aan de andere kant bereiken bestaande materialen niet hun volledige potentieel bij het sinteren bij lagere temperaturen. Om het potentieel van deze materialen, die een hoge schijnbare hardheid, buitengewone slagvastheid en treksterkte vereisen, volledig te benutten, moet ook sinteren bij hoge temperatuur worden gebruikt. Poedermetallurgie-onderdelen met deze eigenschappen zullen zeer concurrerend zijn; hoewel volgens buitenlandse analyse sinteren bij hoge temperatuur de kosten met ongeveer 10 tot 15 procent zal verhogen.

1.5 Infiltratie

Infiltratie is om andere materialen (voornamelijk koper voor op ijzer gebaseerde gesinterde onderdelen) te smelten tijdens het sinterproces en in het gesinterde lichaam te infiltreren onder invloed van capillair en zwaartekracht om de dichtheid en prestaties van het onderdeel te verbeteren. Over het algemeen zijn de kosten van grondstoffen hoog en diffundeert koper in de skeletmatrix en genereert tijdens infiltratie een grote hoeveelheid vloeibare fase, en de grootte verandert enorm. Het met koper geïnfiltreerde tandwiel van Ningbo Dongmu Company heeft een massa van 2700 g en een hoogte van meer dan 70 mm; na sinter- en infiltratiebehandeling is de hardheid van het tandwiel HRB85 en is de totale dichtheid 7,3 g/cm3.

Metaal spuitgietproces

Detectie systemen