Hammasrataste pulbermetallurgia pressitud osad

Tootekirjeldus

Olulise jõuülekande osana mängivad käigud autodes võtmerolli. Hammasratta tihedus ja kõvadus on tihedalt seotud materjali toimivuse ja ettevalmistusprotsessiga. Täiustatud tihendustehnoloogia suurendab pulbertihendite tihedust ja parandab pulbermetallurgia toodete jõudlust; samal ajal saab Geari pulbermetallurgiaga pressitud osade mõõtmete täpsust parandada ja kuju võib olla keerulisem. Järgnevalt käsitletakse esmalt uut pulbermetallurgia protsessi ja selle mõju hammasratastele.

1. 1 Soe kompressioonvormimine

Soe pressimistehnoloogia on uus jäik stantsivormimistehnoloogia, mis töötati välja 1990. aastatel ja mida tööstuslikult rakendati kõrgtugevate rauapõhiste pulbermetallurgiaosade tootmiseks. See tehnoloogia mitte ainult ei säilita traditsioonilise vormimisprotsessi kõrge tootlikkuse ja suure mõõtmete täpsuse põhiomadusi, vaid suurendab ka detailide tihedust (7.20-7.35g/cm3) madalama hinnaga. Osade tiheduse suurenemise tõttu on selle terviklikud mehaanilised omadused oluliselt paranenud ja rakendusala on kiiresti laienenud, luues tingimused pulbermetallurgia tehniliste eeliste täielikuks kasutamiseks.

Soepressimistehnoloogia tihendamine saavutatakse peamiselt rauapulbriosakeste töökõvenemise kiiruse ja kraadi vähendamisega soojapressimise temperatuuril ning rauapulbri osakeste plastilise deformatsioonikindluse vähendamisega. Lisaks võib tihedust suurendada ka osakeste ümberpaigutamine vormimisprotsessi käigus. Seni on valmistatud paagutatud rauapõhiseid detaile, mille tõmbetugevus on 1500 MPa. Ford Motor Company on kasutanud mootoril termobaarilise vedeliku muutuva kiirusega turbiinirummu massiga 1,2 kg. Soepressimisprotsessi võti on toota kvaliteetseid rauapõhiseid pulbermetallurgia detaile madalama hinnaga ning leida parem punkt jõudluse ja autoosade maksumuse vahel. Soepressimise eelised on: suur roheliste tihedus ja paagutatud tihedus, kõrge rohelise tugevus, madal vormimisrõhk ja väike elastne järelmõju.

1. 2 Kiire pressimine

Rootsi töötas välja kiirpressimise protsessi. Selle protsessi arendamine võimaldab välja töötada suure tihedusega ja suuremahulisi pulbermetallurgia osi, mis kaaluvad üle 5 kg. See võimaldab pulbrit kokku suruda 20 ms jooksul ja tihedust saab veelgi suurendada mitmekordse kokkusurumisega 300 ms jooksul. Masstootmismeetodina võib kiirpressimine ületada praeguse pulbermetallurgia piirangud. Traditsiooniline pressvormimine nõuab suurt vormimisrõhku ja vormimisrõhku piirab pressi tonnaaž, samas kui kiirpressimisel see piirang ei kehti. Eel- ja difusioonlegeerimisel põhinev pulbri tihedus võib ulatuda 7.{10}}.7g/cm3. See uus tootmistehnoloogia on hiljuti kasutusele võetud pulbermetallurgia tööstuses. Kiire pressimise tihendamine saavutatakse peamiselt hüdrauliliselt juhitava haamri tekitatud tugeva lööklaine abil. Haamri mass ja pressimise kiirus määravad löögienergia suuruse ja tihendusastme. Hüdraulilise juhtimise tõttu on ohutus kõrge. Protsessi õige juhtimisega saab mitteteljeline tagasitõuge vältida rohelise kompakti mikroskoopilisi defekte. Kiirpressimisel on võimalik teha mitu pressimist, ilma et korduvate pressimiste tihedus oluliselt suureneks pärast esimest pressimist tavapressidega. Kuna löögienergia 4 kJ on sama kui kahe löögienergia 2 kJ, on pressimise tihedus sama. Seetõttu saab keskmist pressi kasutada mitme pressimise teel suure tiheduse saavutamiseks. Mitme löögi summutamist saab teha ka kiiresti, kuna iga šoki vaheline intervall on alla 300 ms. Seda tüüpi press võib kasutada arvutit haamri löögi- ja löögienergia täpseks juhtimiseks ning sellega pressitud osade tootmisprotsess on põhimõtteliselt sama, mis traditsiooniline vormimisprotsess.

Traditsiooniliste pulbertihendite tihedus on keskel madal ja mõlemas otsas kõrge, mis võib pärast paagutamist kergesti põhjustada keskel liigset kokkutõmbumist ja mõjutada detailide mõõtmete täpsust. Suurel kiirusel pressitud osadel on ühtlasem tihedusjaotus. Pärast paagutamist on keskmise ja otsaosa suuruse erinevus väiksem, mis parandab detaili suuruse konsistentsi. Kui kiirvormimist kombineerida teiste protsessidega, paraneb materjalide jõudlus oluliselt. ASTALOY CrM eellegeeritud pulbri süsinikusisaldusega 0,4 protsenti võib pärast kiirpressimist jõuda 7,5 g/cm3 tihedus ja kõrgel temperatuuril tõmbetugevus 1220 MPa. paagutamine 1250 kraadi juures ja tõmbetugevus võib ulatuda 1380-ni pärast paagutamist ja kõvenemist 1120 kraadi juures. MPa. On näha, et suurel kiirusel pressitud osade jõudlus on jõudnud kõrgemale tasemele. Traditsioonilise pulbervormimise ja pulbri sepistamise vahelise protsessina on kiirel pressimisel ilmsed eelised. Hea kulutasuvuse tõttu on sellel lai valik rakendusi. Täpsemalt on selle eelised: kõrge ja ühtlaselt jaotunud tihedus, kõrge tootlikkus, saab toota suuri mitmekilogrammiseid osi, väikesed elastsed järelmõjud ja suur täpsus ning suhteliselt suure pikkuse ja läbimõõduga detailide tootmine (pikk Läbimõõdu suhe kuni 6,0) . Kiirpressimistehnoloogia on endiselt pidevas arendamises. Algstaadiumis suudab see moodustada ainult lihtsaid osi nagu sirged ilma astmeteta tünnid, kuid nüüd on see välja töötanud keerukamad osad, mis võivad moodustada astme. Teisi keerukama kujuga detaile aga praegu toota ei saa, mis on ka oluline põhjus, miks kiire pressimistehnoloogia on piiratud.

1.3 Sinterkarastus

Paagutav kõvenemine on pulbermetallurgia paagutamise ja karastamise kuumtöötlusprotsessi kombinatsioon, et parandada materjali omadusi, et vähendada kulusid. Paagutamise kõvenemise protsess võib säästa paagutamisjärgset kuumtöötlemisprotsessi ning samal ajal saavutada kõrge tugevuse ja kõvaduse omadusi, vähendades seeläbi tootmiskulusid. Lisaks tekib karastamise käigus suur sisemine jääkpinge ja osad deformeeruvad, mis muudab detailide mõõtmete tolerantsi kontrollimise keeruliseks. Kuna paagutamise kõvenemise protsessis on jahutuskiirus pärast paagutamist palju madalam kui karastamise korral, saab deformatsiooni minimeerida. Seetõttu sobib paagutuskarastusprotsess suurte ja keeruka kujuga detailide jaoks, mida on raske käsitseda. Paagutatud terast kasutatakse tavaliselt keskmise kuni suure tihedusega detailide valmistamiseks. Üldiselt on paagutava rauapulbri peamised legeerivad elemendid molübdeen, mangaan, kroom, vask ja nikkel. Neid legeerivaid elemente sisaldavatel materjalidel on piisavalt kõrge karastatavus, et neid paagutamisjahutuse ajal kõveneda. Pärast paagutamist ja kõvenemist on sulami metallograafiline struktuur valdavalt martensiit, lisaks vähesel määral peenperliiti, bainiiti ja säilinud austeniiti; olenevalt paagutamistemperatuurist ja -ajast võib olla vähesel määral niklirikkaid piirkondi. Vastavalt tegelikele paagutamistingimustele ja osade spetsiifilistele nõuetele on keemiline koostis korralikult reguleeritud ning pärast jahutamist on võimalik saavutada vajalik kõvadus ja jõudlus. Kirjanduse aruannete kohaselt on ülekandemehhanismidele, näiteks autodele, kasutatud suurt hulka paagutatud karastatud hammasrattaid. Võrreldes traditsioonilise protsessiga vähendab see tootmiskulusid, kuid ei vähenda jõudlust. Nendel Geari pulbermetallurgiaga pressitud osadel on suur mõõtmete täpsus, madal müratase, kõrge tugevus, hea kulumiskindlus ja korrosioonikindlus. Ettevõtte Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. hammasrattad on karastatud paagutamise teel, tihedus on suurem kui 7.0 g/cm3 ja kõvadus on pärast karastamist suurem kui HRC40. Võrreldes traditsioonilise meetodiga vähenevad kulud 10 protsenti ja väheneb deformatsiooni summutamise oht.

1. 4 Kõrge temperatuuriga paagutamine

Kõrgel temperatuuril paagutamine on oluline meede tugevuse parandamiseks. Kõrgtemperatuurse paagutamise abil saab osa oksiidist vähendada, aatomite difusioonikiirust suurendada ja kompositsiooni ühtlust ning poore täielikult sferoidiseerida ja pooride vahekaugust suurendada. See sobib uute pulbermetallurgia materjalide jaoks, nagu kiirteras, roostevaba teras ja kõrge temperatuuriga sulamid. Sel viisil saab parandada detaili tihedust, mehaanilisi omadusi, aksiaal-/pöörlemispainde väsimustugevust, korrosioonikindlust ja füüsikalisi omadusi. Siiski on ka mõningaid puudusi, nagu suurenenud seadmete kadu, suurenenud energiatarbimine, suurenenud ahju hoolduskulud, vähenenud tootlikkus, suurenenud osade deformatsioon, osade vähenenud koaksiaalsus, madal jahutuskiirus ja muud protsessiga seotud probleemid. Seetõttu suurendab pulbermetallurgia osade paagutamine kõrgel temperatuuril mõningaid lisakulusid. Rauapõhiste materjalide puhul sobib kõrgtemperatuuriline paagutamine järgmistes olukordades: materjalid nõuavad kõrgtemperatuurset paagutamist, näiteks uued räni sisaldavad rauapõhised materjalid, suure jõudlusega roostevaba teras; kõrgel temperatuuril paagutamine on kõige tõhusam või ainus meetod, mis suudab nõudeid täita; kõrgtemperatuuriline paagutamine võib vähendada protsesse või muid seadmeid, näiteks teisene pressimine esmaseks pressimiseks; eellegeer või eelsegatud pulberpaagutamine, sel ajal suureneb mõnede oksiidide redutseerimise tõttu legeerimisaste, paraneb kõvenemise jõudlus ja paranevad mehaanilised omadused. Paagutatud hammasrataste ebastabiilse töö oluline põhjus on segapulbri eraldumine. Kõrgel temperatuuril paagutamisega saab segregatsiooni mõju oluliselt vähendada või kõrvaldada. Kõrge temperatuuriga paagutamine on osade materjalide puhul vajalik, teisalt ei saavuta olemasolevad materjalid madalamatel temperatuuridel paagutades oma täit potentsiaali. Nende materjalide potentsiaali täielikuks ärakasutamiseks, mis nõuab neilt suurt näivat kõvadust, erakordset löögikindlust ja tõmbetugevust, tuleb kasutada ka kõrgel temperatuuril paagutamist. Nende omadustega pulbermetallurgia osad on väga konkurentsivõimelised; kuigi välismaiste analüüside kohaselt suurendab kõrgel temperatuuril paagutamine kulusid umbes 10–15 protsenti.

1.5 Infiltratsioon

Infiltratsiooni eesmärk on sulatada paagutamisprotsessi käigus muid materjale (peamiselt vaske rauapõhiste paagutatud osade jaoks) ja imbuda paagutatud kehasse kapillaari ja gravitatsiooni mõjul, et parandada detaili tihedust ja jõudlust. Üldiselt on toormaterjalide maksumus kõrge ja vask difundeerub skeleti maatriksisse ja tekitab infiltratsiooni ajal suures koguses vedelat faasi ning suurus muutub oluliselt. Ningbo Dongmu Company vasega imbunud hammasratta mass on 2700 g ja kõrgus üle 70 mm; pärast paagutamist ja infiltratsioonitöötlust on hammasratta kõvadus HRB85 ja üldine tihedus 7,3 g/cm3.

Metalli survevaluprotsess

Tuvastamissüsteemid