Getriebe Pulvermetallurgie Pressteile

Produktbeschreibung

Als wichtiges Getriebeteil spielen Zahnräder im Automobil eine Schlüsselrolle. Die Dichte und Härte des Zahnrads hängen eng mit der Leistung des Materials und dem Herstellungsprozess zusammen. Fortschrittliche Verdichtungstechnologie erhöht die Dichte von Pulverpresslingen und verbessert die Leistung von pulvermetallurgischen Produkten; Gleichzeitig kann die Maßgenauigkeit der pulvermetallurgisch gepressten Teile von Gear verbessert und die Form komplexer werden. Im Folgenden wird zunächst auf das neue pulvermetallurgische Verfahren und seine Auswirkungen auf Zahnräder eingegangen.

1. 1 Warmverformung

Die Warmpresstechnologie ist eine neue starre Formgebungstechnologie, die in den 1990er Jahren entwickelt und industriell angewendet wird, um hochfeste pulvermetallurgische Teile auf Eisenbasis herzustellen. Diese Technologie behält nicht nur die grundlegenden Eigenschaften der hohen Produktivität und der hohen Maßhaltigkeit des traditionellen Formverfahrens bei, sondern erhöht auch die Dichte der Teile (7,20-7,35 g/cm3) bei geringeren Kosten. Durch die Erhöhung der Bauteildichte wurden seine umfassenden mechanischen Eigenschaften stark verbessert und der Anwendungsbereich schnell erweitert, wodurch die Voraussetzungen geschaffen wurden, um die technischen Vorteile der Pulvermetallurgie voll auszuschöpfen.

Die Verdichtung der Warmpresstechnologie wird hauptsächlich durch Reduzieren der Kaltverfestigungsrate und des Grads der Eisenpulverpartikel bei der Warmpresstemperatur und Reduzieren des plastischen Verformungswiderstands der Eisenpulverpartikel erreicht. Darüber hinaus kann auch die Umlagerung von Partikeln während des Umformprozesses die Dichte erhöhen. Bisher wurden Sinterteile auf Eisenbasis mit einer Zugfestigkeit von 1500 MPa hergestellt. Die Ford Motor Company hat eine Turbinennabe mit thermobarer Flüssigkeit und variabler Drehzahl mit einer Masse von 1,2 kg am Motor verwendet. Der Schlüssel des Warmpressverfahrens besteht darin, Hochleistungsteile aus Pulvermetallurgie auf Eisenbasis zu geringeren Kosten herzustellen und einen besseren Kombinationspunkt zwischen Leistung und Kosten für Automobilteile zu finden. Die Vorteile des Warmpressens sind: hohe Grün- und Sinterdichte, hohe Grünfestigkeit, niedriger Entformungsdruck und geringe elastische Nachwirkung.

1. 2 Hochgeschwindigkeitspressen

Schweden hat ein Verfahren zum Hochgeschwindigkeitspressen entwickelt. Die Entwicklung dieses Prozesses ermöglicht die Entwicklung hochdichter und großformatiger pulvermetallurgischer Teile mit einem Gewicht von mehr als 5 kg. Damit kann das Pulver innerhalb von 20 ms verdichtet und die Dichte durch mehrfaches Verdichten innerhalb von 300 ms weiter erhöht werden. Als Massenproduktionsverfahren kann das Hochgeschwindigkeitspressen die Grenzen der derzeitigen Pulvermetallurgie durchbrechen. Herkömmliches Pressformen erfordert einen hohen Formdruck, und der Formdruck ist durch die Tonnage der Presse begrenzt, während das Hochgeschwindigkeitspressen dieser Beschränkung nicht unterliegt. Die Pulverdichte basierend auf Vorlegierung und Diffusionslegierung kann 7,4-7,7 g/cm3 erreichen. Diese neue Fertigungstechnologie wurde kürzlich in der Pulvermetallurgie-Industrie eingeführt. Die Verdichtung des Hochgeschwindigkeitspressens wird hauptsächlich durch die starke Stoßwelle realisiert, die vom hydraulisch gesteuerten Hammer erzeugt wird. Die Masse des Hammers und die Pressgeschwindigkeit bestimmen die Größe der Schlagenergie und den Grad der Verdichtung. Aufgrund der hydraulischen Steuerung ist die Sicherheitsleistung hoch. Durch eine geeignete Prozesssteuerung kann die nicht axiale Rückfederung die mikroskopischen Defekte des Grünlings vermeiden. Für das Hochgeschwindigkeitspressen ist es möglich, mehrere Pressungen durchzuführen, ohne dass die Dichte der wiederholten Pressungen nach dem ersten Pressen mit herkömmlichen Pressen signifikant zunimmt. Da die Schlagenergie von 4 kJ die gleiche wie die von zwei Schlagenergien von 2 kJ ist, ist die Pressdichte die gleiche. Daher kann eine mittlere Presse verwendet werden, um durch mehrfaches Pressen eine hohe Dichte zu erreichen. Die Unterdrückung mehrerer Schocks kann ebenfalls schnell durchgeführt werden, da die Intervallzeit zwischen den einzelnen Schocks weniger als 300 ms beträgt. Diese Art von Presse kann den Computer verwenden, um den Schlag und die Schlagenergie des Hammers genau zu steuern, und der Produktionsprozess der von ihr gepressten Teile ist im Grunde der gleiche wie der traditionelle Formprozess.

Die Dichte herkömmlicher Pulverpresslinge ist in der Mitte niedrig und an beiden Enden hoch, was nach dem Sintern leicht zu einer übermäßigen Schrumpfung in der Mitte führen und die Maßhaltigkeit der Teile beeinträchtigen kann. Die mit hoher Geschwindigkeit gepressten Teile haben eine gleichmäßigere Dichteverteilung. Nach dem Sintern ist der Größenunterschied zwischen dem Mittelteil und dem Endteil kleiner, was die Konsistenz der Teilegröße verbessert. Wenn die Hochgeschwindigkeitsumformung mit anderen Verfahren kombiniert wird, wird die Leistung von Materialien erheblich verbessert. Die Dichte von vorlegiertem ASTALOY CrM-Pulver mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,4 Prozent kann nach Hochgeschwindigkeitspressen 7,5 g/cm3 erreichen, und die Zugfestigkeit kann nach Hochtemperatur 122 0 MPa erreichen Sintern bei 1250 Grad, und die Zugfestigkeit kann nach dem Sintern und Härten bei 1120 Grad 1380 erreichen. MPa. Es ist ersichtlich, dass die Leistung der mit hoher Geschwindigkeit gepressten Teile ein höheres Niveau erreicht hat. Als Prozess zwischen traditionellem Pulverformen und Pulverschmieden hat das Hochgeschwindigkeitspressen offensichtliche Vorteile. Aufgrund seines guten Preis-Leistungs-Verhältnisses hat es ein breites Anwendungsspektrum. Seine Vorteile sind insbesondere: hohe und gleichmäßig verteilte Dichte, hohe Produktivität, große Teile von mehreren Kilogramm können hergestellt werden, geringe elastische Nachwirkungen und hohe Präzision, und Teile mit relativ großer Länge und Durchmesser können hergestellt werden (langes Durchmesserverhältnis bis zu 6,0) . Die Hochgeschwindigkeitspresstechnologie befindet sich noch in ständiger Entwicklung. In der Anfangsphase der Entwicklung kann es nur einfache Teile wie gerade Fässer ohne Stufen formen, aber jetzt hat es komplexere Teile entwickelt, die eine Stufe bilden können. Andere Teile mit komplexeren Formen können derzeit jedoch nicht hergestellt werden, was ebenfalls ein wichtiger Grund dafür ist, dass die Technologie des Hochgeschwindigkeitspressens begrenzt ist.

1.3 Sinterhärten

Sinterhärten ist die Kombination aus pulvermetallurgischem Sintern und abschreckendem Wärmebehandlungsprozess zur Verbesserung der Materialeigenschaften, um Kosten zu senken. Der Sinterhärtungsprozess kann den Wärmebehandlungsprozess nach dem Sintern einsparen und gleichzeitig hohe Festigkeits- und hohe Härteeigenschaften erzielen, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden. Außerdem wird während des Abschreckens eine hohe innere Eigenspannung erzeugt und die Teile werden verformt, was es schwierig macht, die Maßtoleranz der Teile zu kontrollieren. Da beim Sinterhärteprozess die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Sintern viel geringer ist als die beim Abschrecken, kann die Verformung minimiert werden. Daher eignet sich das Sinterhärteverfahren für große und komplex geformte Teile, die schwierig zu handhaben sind. Sintergehärtete Stähle werden im Allgemeinen zur Herstellung von Teilen mit mittlerer bis hoher Dichte verwendet. Im Allgemeinen sind die Hauptlegierungselemente von sinterhärtendem Eisenpulver Molybdän, Mangan, Chrom, Kupfer und Nickel. Materialien, die diese Legierungselemente enthalten, haben eine ausreichend hohe Härtbarkeit, um während des Sinterkühlens gehärtet zu werden. Nach dem Sintern und Härten besteht die metallografische Struktur der Legierung hauptsächlich aus Martensit, zusätzlich zu einer geringen Menge an feinem Perlit, Bainit und Restaustenit; Abhängig von der Sintertemperatur und -zeit kann es eine kleine Menge nickelreicher Bereiche geben. Entsprechend den tatsächlichen Sinterbedingungen und den spezifischen Anforderungen der Teile wird die chemische Zusammensetzung richtig eingestellt, und die erforderliche Härte und Leistung kann nach dem Abkühlen erreicht werden. Literaturberichten zufolge wurde eine große Anzahl von gesinterten gehärteten Zahnrädern für Getriebemechanismen wie beispielsweise Kraftfahrzeuge verwendet. Verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren reduziert es die Produktionskosten, verringert jedoch nicht die Leistung. Diese pulvermetallurgisch gepressten Teile von Gear haben eine hohe Maßgenauigkeit, geringe Geräuschentwicklung, hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die Zahnräder von Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. werden durch Sintern gehärtet, die Dichte ist größer als 7,0 g/cm3 und die Härte ist größer als HRC40 nach dem Anlassen. Im Vergleich zur herkömmlichen Methode werden die Kosten um 10 Prozent reduziert und das Risiko einer Abschreckverformung verringert.

1. 4 Hochtemperatursintern

Hochtemperatursintern ist eine wichtige Maßnahme zur Verbesserung der Festigkeit. Durch Hochtemperatursintern kann ein Teil des Oxids reduziert werden, die Diffusionsrate von Atomen kann erhöht werden und die Einheitlichkeit der Zusammensetzung kann erhöht werden und die Poren können vollständig sphäroidisiert werden und der Porenabstand kann größer sein. Es eignet sich für neue pulvermetallurgische Werkstoffe wie Schnellarbeitsstahl, Edelstahl und Hochtemperaturlegierungen. Auf diese Weise können die Dichte, die mechanischen Eigenschaften, die Axial-/Rotations-Biegeermüdungsfestigkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die physikalischen Eigenschaften des Teils verbessert werden. Es gibt jedoch auch einige Nachteile, wie z. B. erhöhter Ausrüstungsverlust, erhöhter Energieverbrauch, erhöhte Ofenwartungskosten, verringerte Produktivität, erhöhte Teileverformung, verringerte Koaxialität von Teilen, niedrige Abkühlraten und andere Prozessprobleme. Daher erhöht das Hochtemperatursintern von pulvermetallurgischen Teilen einige zusätzliche Kosten. Für Materialien auf Eisenbasis eignet sich das Hochtemperatursintern für die folgenden Situationen: Materialien, die ein Hochtemperatursintern erfordern, wie z. B. neue siliziumhaltige Materialien auf Eisenbasis, Hochleistungs-Edelstahl; Hochtemperatursintern ist die effektivste oder einzige Methode, die die Anforderungen erfüllen kann; Hochtemperatursintern kann Prozesse oder andere Geräte reduzieren, wie z. B. das Wechseln von Sekundärpressen zu Primärpressen; Vorlegieren oder vorgemischtes Pulversintern, zu diesem Zeitpunkt erhöht sich aufgrund der Reduktion einiger Oxide der Legierungsgrad, die Härtungsleistung verbessert sich und die mechanischen Eigenschaften verbessern sich. Ein wichtiger Grund für die instabile Leistung von gesinterten Zahnrädern ist die Entmischung von gemischtem Pulver. Durch Hochtemperatursintern kann der Segregationseffekt deutlich verringert oder eliminiert werden. Für einige Materialien ist Hochtemperatursintern notwendig, andererseits erreichen bestehende Materialien beim Sintern bei niedrigeren Temperaturen nicht ihr volles Potenzial. Um das Potenzial dieser Materialien, die eine hohe scheinbare Härte, eine außergewöhnliche Schlagzähigkeit und Zugfestigkeit aufweisen, voll auszuschöpfen, muss auch das Hochtemperatursintern eingesetzt werden. Pulvermetallurgieteile mit diesen Eigenschaften werden sehr wettbewerbsfähig sein; obwohl laut ausländischer Analyse das Hochtemperatursintern die Kosten um etwa 10 bis 15 Prozent erhöht.

1.5 Infiltration

Bei der Infiltration werden andere Materialien (hauptsächlich Kupfer für Sinterteile auf Eisenbasis) während des Sinterprozesses geschmolzen und unter Einwirkung von Kapillarwirkung und Schwerkraft in den Sinterkörper infiltriert, um die Dichte und Leistung des Teils zu verbessern. Im Allgemeinen sind die Rohstoffkosten hoch, und Kupfer diffundiert in die Skelettmatrix und erzeugt während der Infiltration eine große Menge an flüssiger Phase, und die Größe ändert sich stark. Das kupferinfiltrierte Zahnrad der Ningbo Dongmu Company hat eine Masse von 2700 g und eine Höhe von mehr als 70 mm; Nach der Sinter- und Infiltrationsbehandlung beträgt die Härte des Zahnrads HRB85 und die Gesamtdichte 7,3 g/cm3.

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