Prešani deli iz praškaste metalurgije zobnikov

Opis izdelka

Zobniki imajo kot pomemben del menjalnika ključno vlogo v avtomobilih. Gostota in trdota zobnika sta tesno povezani z zmogljivostjo materiala in postopkom priprave. Napredna tehnologija stiskanja poveča gostoto prašnih kompaktov in izboljša učinkovitost izdelkov prašne metalurgije; hkrati je mogoče izboljšati dimenzijsko natančnost stisnjenih delov Gear iz prašne metalurgije, oblika pa je lahko bolj zapletena. V nadaljevanju je najprej obravnavan nov postopek praškaste metalurgije in njegov vpliv na zobnike.

1. 1 Oblikovanje s toplim stiskanjem

Tehnologija toplega stiskanja je nova tehnologija oblikovanja toge matrice, ki je bila razvita v devetdesetih letih prejšnjega stoletja in se industrijsko uporablja za proizvodnjo visoko trdnih delov praškaste metalurgije na osnovi železa. Ta tehnologija ne ohranja le osnovnih značilnosti visoke produktivnosti in visoke dimenzijske natančnosti tradicionalnega postopka oblikovanja, temveč tudi poveča gostoto delov (7.20-7.35g/cm3) pri nižji ceni. Zaradi povečanja gostote delov so se njegove celovite mehanske lastnosti močno izboljšale, obseg uporabe pa se je hitro razširil, kar je ustvarilo pogoje za popolno izrabo tehničnih prednosti praškaste metalurgije.

Zgostitev tehnologije toplega stiskanja se v glavnem doseže z zmanjšanjem stopnje utrjevanja in stopnje delcev železovega prahu pri temperaturi toplega stiskanja ter zmanjšanjem plastične deformacijske odpornosti delcev železovega prahu. Poleg tega lahko prerazporeditev delcev med procesom oblikovanja poveča tudi gostoto. Do sedaj so bili pripravljeni sintrani deli na osnovi železa z natezno trdnostjo 1500 MPa. Ford Motor Company je na motorju uporabil pesto turbine s spremenljivo hitrostjo s termobarično tekočino z maso 1,2 kg. Ključ procesa toplega stiskanja je izdelava visoko zmogljivih delov praškaste metalurgije na osnovi železa po nižji ceni in iskanje boljše kombinacije med zmogljivostjo in ceno za avtomobilske dele. Prednosti toplega stiskanja so: visoka gostota zelene in sintrane gostote, visoka trdnost v svežem stanju, nizek tlak razkalupljanja in majhen elastični naknadni učinek.

1. 2 Hitro stiskanje

Švedska je razvila postopek za visokohitrostno stiskanje. Razvoj tega procesa omogoča razvoj praškastih metalurških delov z visoko gostoto in velikim obsegom, ki presegajo 5 kg. Omogoča stiskanje prahu v 20 ms, gostoto pa lahko dodatno povečamo z večkratnimi stiskanji v 300 ms. Kot metoda množične proizvodnje lahko visokohitrostno stiskanje preseže omejitve trenutne metalurgije prahu. Tradicionalno stiskanje zahteva visok oblikovalni tlak, tlak oblikovanja pa je omejen s tonažo stiskalnice, medtem ko za visokohitrostno stiskanje ta omejitev ne velja. Gostota prahu na podlagi predlegiranja in difuzijskega legiranja lahko doseže 7.{10}}.7g/cm3. Ta nova proizvodna tehnologija je bila nedavno uvedena v industrijo praškaste metalurgije. Zgostitev pri hitrem stiskanju se v glavnem izvaja z močnim udarnim valom, ki ga ustvari hidravlično krmiljeno kladivo. Masa kladiva in hitrost stiskanja določata velikost udarne energije in stopnjo zgostitve. Zaradi hidravličnega krmiljenja je varnost visoka. S pravilnim nadzorom procesa se lahko neaksialna vzmetna povratna sila izogne ​​mikroskopskim napakam zelene zgoščenke. Pri hitrem stiskanju je možno izvesti večkratno stiskanje brez bistvenega povečanja gostote ponavljajočih se stiskanja po prvem stiskanju z običajnimi stiskalnicami. Ker je energija udarca 4 kJ enaka energiji dveh udarcev 2 kJ, je gostota stiskanja enaka. Zato je mogoče uporabiti srednjo stiskalnico za doseganje visoke gostote z večkratnim stiskanjem. Zatiranje večkratnih sunkov je mogoče izvesti tudi hitro, ker je časovni interval med posameznimi sunki krajši od 300 ms. Ta vrsta stiskalnice lahko uporablja računalnik za natančen nadzor giba in udarne energije kladiva, proizvodni proces delov, ki jih stiska, pa je v bistvu enak tradicionalnemu procesu oblikovanja.

Gostota tradicionalnih praškastih kompaktov je nizka na sredini in visoka na obeh koncih, kar lahko zlahka povzroči čezmerno krčenje na sredini po sintranju in vpliva na dimenzijsko natančnost delov. Deli, stisnjeni pri visoki hitrosti, imajo enakomernejšo porazdelitev gostote. Po sintranju bo razlika v velikosti med srednjim in končnim delom manjša, kar bo izboljšalo konsistenco velikosti dela. Če visokohitrostno oblikovanje kombiniramo z drugimi postopki, se bo zmogljivost materialov močno izboljšala. Gostota predhodno legiranega prahu ASTALOY CrM z vsebnostjo ogljika 0,4 odstotka lahko doseže 7,5 g/cm3 po hitrem stiskanju, natezna trdnost pa lahko doseže 1220 MPa po visoki temperaturi sintranje pri 1250 stopinjah, natezna trdnost pa lahko doseže 1380 po sintranju in utrjevanju pri 1120 stopinjah. MPa. Vidi se, da je zmogljivost delov, stisnjenih pri visoki hitrosti, dosegla višjo raven. Kot postopek med tradicionalnim oblikovanjem prahu in kovanjem prahu ima visokohitrostno stiskanje očitne prednosti. Zaradi dobre stroškovne učinkovitosti ima širok spekter uporabe. Natančneje, njegove prednosti so: visoka in enakomerno porazdeljena gostota, visoka produktivnost, izdelujejo se lahko veliki deli, ki tehtajo več kilogramov, majhni elastični učinki in visoka natančnost ter se lahko izdelujejo deli z relativno veliko dolžino in premerom (razmerje dolgega premera do 6,0) . Tehnologija hitrega stiskanja je še vedno v nenehnem razvoju. V začetni fazi razvoja lahko oblikuje le preproste dele, kot so ravni sodi brez stopnic, zdaj pa je razvil kompleksnejše dele, ki lahko tvorijo stopnico. Vendar drugih delov bolj zapletenih oblik trenutno ni mogoče izdelati, kar je tudi pomemben razlog, zakaj je tehnologija hitrega stiskanja omejena.

1.3 Sintranje

Utrjevanje s sintranjem je kombinacija sintranja v praškasti metalurgiji in postopka toplotne obdelave s kaljenjem za izboljšanje lastnosti materiala, da se zmanjšajo stroški. Postopek sintranja lahko prihrani postopek toplotne obdelave po sintranju, hkrati pa lahko pridobi lastnosti visoke trdnosti in visoke trdote, s čimer se zmanjšajo proizvodni stroški. Poleg tega bo med kaljenjem nastala visoka zaostala notranja napetost in deli se bodo deformirali, zaradi česar bo težko nadzorovati toleranco dimenzij delov. Ker je hitrost ohlajanja po sintranju veliko nižja od hitrosti kaljenja pri sintranju, je mogoče zmanjšati deformacijo. Zato je postopek sintranja primeren za velike dele kompleksnih oblik, ki jih je težko obdelovati. Sintrano kaljena jekla se običajno uporabljajo za izdelavo delov srednje do visoke gostote. Na splošno so glavni legirni elementi železovega prahu, ki se strdi za sintranje, molibden, mangan, krom, baker in nikelj. Materiali, ki vsebujejo te legirne elemente, imajo dovolj visoko kaljivost, da se utrdijo med hlajenjem pri sintranju. Po sintranju in utrjevanju je metalografska struktura zlitine večinoma martenzitna, poleg majhne količine finega perlita, bainita in zadržanega avstenita; odvisno od temperature in časa sintranja lahko obstaja majhna količina območij, bogatih z nikljem. V skladu z dejanskimi pogoji sintranja in posebnimi zahtevami delov je kemična sestava ustrezno prilagojena, zahtevano trdoto in zmogljivost pa je mogoče doseči po ohlajanju. Glede na poročila iz literature je bilo veliko število sintranih utrjenih zobnikov uporabljenih za prenosne mehanizme, kot so avtomobili. V primerjavi s tradicionalnim postopkom zmanjša proizvodne stroške, vendar ne zmanjša učinkovitosti. Ti deli, stisnjeni s prašno metalurgijo Gear, imajo visoko dimenzijsko natančnost, nizek hrup, visoko trdnost, dobro odpornost proti obrabi in odpornost proti koroziji. Zobniki Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. so utrjeni s sintranjem, njihova gostota je večja od 7.0 g/cm3, trdota pa je večja od HRC40 po popuščanju. V primerjavi s tradicionalno metodo je strošek nižji za 10 odstotkov, zmanjšano pa je tudi tveganje deformacije pri kaljenju.

1. 4 Visokotemperaturno sintranje

Visokotemperaturno sintranje je pomemben ukrep za izboljšanje trdnosti. Z visokotemperaturnim sintranjem se lahko zmanjša del oksida, poveča se lahko stopnja difuzije atomov in poveča enakomernost sestave, pore pa se lahko popolnoma sferoidizirajo in razmik med porami je lahko večji. Primeren je za nove materiale praškaste metalurgije, kot so hitrorezno jeklo, nerjavno jeklo in visokotemperaturne zlitine. Na ta način je mogoče izboljšati gostoto, mehanske lastnosti, aksialno/rotacijsko upogibno trdnost, odpornost proti koroziji in fizikalne lastnosti dela. Vendar pa obstajajo tudi nekatere pomanjkljivosti, kot so povečana izguba opreme, povečana poraba energije, povečani stroški vzdrževanja peči, zmanjšana produktivnost, povečana deformacija delov, zmanjšana koaksialnost delov, nizke stopnje hlajenja in druge procesne težave. Zato bo visokotemperaturno sintranje delov praškaste metalurgije povečalo nekatere dodatne stroške. Za materiale na osnovi železa je visokotemperaturno sintranje primerno za naslednje situacije: materiali zahtevajo visokotemperaturno sintranje, kot so novi materiali na osnovi železa, ki vsebujejo silicij, visoko zmogljivo nerjavno jeklo; visokotemperaturno sintranje je najučinkovitejša ali edina metoda, ki lahko izpolni zahteve; visokotemperaturno sintranje lahko zmanjša procese ali drugo opremo, kot je menjava sekundarnega stiskanja v primarno stiskanje; predhodno legirano ali predhodno mešano praškasto sintranje, v tem času se zaradi redukcije nekaterih oksidov poveča stopnja legiranja, izboljša se učinkovitost utrjevanja in izboljšajo mehanske lastnosti. Pomemben razlog za nestabilno delovanje sintranih zobnikov je ločevanje mešanega prahu. Z visokotemperaturnim sintranjem se lahko učinek segregacije znatno zmanjša ali odpravi. Visokotemperaturno sintranje je potrebno za nekatere materiale, po drugi strani pa obstoječi materiali ne dosežejo polnega potenciala pri sintranju pri nižjih temperaturah. Da bi v celoti izkoristili potencial teh materialov, ki od njih zahtevajo visoko navidezno trdoto, izjemno odpornost na udarce in natezno trdnost, je treba uporabiti tudi visokotemperaturno sintranje. Deli iz prašne metalurgije s temi lastnostmi bodo zelo konkurenčni; čeprav bo po tuji analizi visokotemperaturno sintranje povečalo stroške za približno 10 do 15 odstotkov.

1.5 Infiltracija

Infiltracija je taljenje drugih materialov (predvsem bakra za sintrane dele na osnovi železa) med procesom sintranja in infiltracija v sintrano telo pod delovanjem kapilare in gravitacije za izboljšanje gostote in učinkovitosti dela. Na splošno so stroški surovin visoki, baker pa difundira v matriko okostja in med infiltracijo ustvari veliko količino tekoče faze, velikost pa se močno spremeni. Orodje podjetja Ningbo Dongmu z infiltracijo bakra ima maso 2700 g in višino več kot 70 mm; po sintranju in infiltracijski obdelavi je trdota zobnika HRB85, skupna gostota pa 7,3 g/cm3.

Postopek brizganja kovin

Sistemi za odkrivanje