Lisované díly ozubené práškové metalurgie

Popis výrobku

Jako důležitá součást převodovky hrají ozubená kola v automobilech klíčovou roli. Hustota a tvrdost ozubeného kola úzce souvisí s výkonem materiálu a procesem přípravy. Pokročilá technologie zhutňování zvyšuje hustotu práškových výlisků a zlepšuje výkon produktů práškové metalurgie; současně lze zlepšit rozměrovou přesnost lisovaných dílů práškovou metalurgií Gear a tvar může být složitější. Následující nejprve pojednává o novém procesu práškové metalurgie a jeho dopadu na ozubená kola.

1. 1 Tvarování za tepla

Technologie lisování za tepla je nová technologie tuhého lisování vyvinutá v 90. letech 20. století a průmyslově využívaná k výrobě dílů z práškové metalurgie na bázi železa s vysokou pevností. Tato technologie nejen zachovává základní charakteristiky vysoké produktivity a vysoké rozměrové přesnosti tradičního lisovacího procesu, ale také zvyšuje hustotu dílů (7.20-7,35 g/cm3) při nižších nákladech. V důsledku zvýšení hustoty dílů se jeho komplexní mechanické vlastnosti výrazně zlepšily a rozsah použití se rychle rozšířil, což vytvořilo podmínky pro plné využití technických výhod práškové metalurgie.

Zhuštění technologie lisování za tepla se dosahuje především snížením rychlosti pracovního zpevnění a stupněm částic železného prášku při teplotě lisování za tepla a snížením odolnosti částic železného prášku proti plastické deformaci. Kromě toho může přeskupení částic během procesu tvarování také zvýšit hustotu. Doposud byly připraveny díly na bázi slinutého železa s pevností v tahu 1500 MPa. Společnost Ford Motor Company použila na motoru termobarický kapalinový náboj turbíny s proměnnou rychlostí o hmotnosti 1,2 kg. Klíčem procesu lisování za tepla je vyrábět vysoce výkonné díly práškové metalurgie na bázi železa za nižší náklady a najít lepší kombinaci mezi výkonem a cenou automobilových dílů. Výhody lisování za tepla jsou: vysoká hustota v surovém stavu a slinutá hustota, vysoká pevnost v surovém stavu, nízký tlak při vyjímání z formy a malý elastický následný efekt.

1. 2 Vysokorychlostní lisování

Švédsko vyvinulo proces vysokorychlostního lisování. Vývoj tohoto procesu umožňuje vyvinout díly práškové metalurgie o vysoké hustotě a velkorozměrové hmotnosti přesahující 5 kg. Umožňuje slisování prášku během 20 ms a hustotu lze dále zvýšit vícenásobným stlačením během 300 ms. Vysokorychlostní lisování jako metoda hromadné výroby může prolomit omezení současné práškové metalurgie. Tradiční lisování vyžaduje vysoký tvarovací tlak a tvarovací tlak je omezen tonáží lisu, zatímco vysokorychlostní lisování tomuto omezení nepodléhá. Hustota prášku na základě předlegování a difúzního legování může dosáhnout 7.{10}},7 g/cm3. Tato nová výrobní technologie byla nedávno zavedena do průmyslu práškové metalurgie. Zhuštění vysokorychlostního lisování je realizováno především silnou rázovou vlnou generovanou hydraulicky ovládaným kladivem. Hmotnost kladiva a rychlost lisování určují velikost energie nárazu a stupeň zhuštění. Díky hydraulickému ovládání je bezpečnostní výkon vysoký. Prostřednictvím správného řízení procesu může neaxiální odpružení zabránit mikroskopickým defektům surového výlisku. U vysokorychlostního lisování je možné provádět vícenásobné lisování bez výrazného zvýšení hustoty opakovaných lisování po prvním lisování klasickými lisy. Protože energie nárazu 4 kJ je stejná jako energie dvou nárazů 2 kJ, hustota lisování je stejná. Proto lze použít střední lis k dosažení vysoké hustoty vícenásobným lisováním. Vícenásobné potlačení výboje lze také provést rychle, protože časový interval mezi jednotlivými výboji je kratší než 300 ms. Tento druh lisu dokáže pomocí počítače přesně řídit energii úderu a úderu kladiva a proces výroby jím lisovaných dílů je v podstatě stejný jako tradiční proces tváření.

Hustota tradičních práškových výlisků je nízká uprostřed a vysoká na obou koncích, což může snadno způsobit nadměrné smrštění uprostřed po slinování a ovlivnit rozměrovou přesnost dílů. Díly lisované vysokou rychlostí mají rovnoměrnější rozložení hustoty. Po slinování bude velikostní rozdíl mezi střední částí a koncovou částí menší, což zlepší konzistenci velikosti součásti. Pokud je vysokorychlostní tváření kombinováno s jinými procesy, výkon materiálů se výrazně zlepší. Hustota předlegovaného prášku ASTALOY CrM s obsahem uhlíku 0,4 procenta může dosáhnout 7,5 g/cm3 po vysokorychlostním lisování a pevnost v tahu může dosáhnout 122 0 MPa po vysoké teplotě slinování při 1250 stupních a pevnost v tahu může dosáhnout 1380 po slinování a kalení při 1120 stupních. MPa. Je vidět, že výkon dílů lisovaných vysokou rychlostí dosáhl vyšší úrovně. Vysokorychlostní lisování jako proces mezi tradičním tvarováním prášku a kováním prášku má zjevné výhody. Díky dobrému nákladovému výkonu má širokou škálu aplikací. Konkrétně jsou jeho přednostmi: vysoká a rovnoměrně rozložená hustota, vysoká produktivita, lze vyrábět velké díly o hmotnosti několika kilogramů, malé elastické dodatečné efekty a vysoká přesnost a lze vyrábět díly s relativně velkou délkou a průměrem (poměr dlouhých průměrů až 6,0) . Technologie vysokorychlostního lisování se stále vyvíjí. V počáteční fázi vývoje může tvořit pouze jednoduché části, jako jsou rovné sudy bez stupňů, ale nyní vyvinul složitější části, které mohou tvořit stupeň. Jiné tvarově složitější díly však v současnosti nelze vyrábět, což je také důležitý důvod, proč je technologie vysokorychlostního lisování omezena.

1.3 Sintrové kalení

Slinovací kalení je kombinací procesu slinování práškovou metalurgií a procesu tepelného zpracování kalením pro zlepšení vlastností materiálu za účelem snížení nákladů. Proces sintrového kalení může ušetřit proces tepelného zpracování po slinování a současně může získat vlastnosti vysoké pevnosti a vysoké tvrdosti, čímž se sníží výrobní náklady. Kromě toho bude při kalení vznikat vysoké zbytkové vnitřní napětí a díly budou deformovány, což znesnadní kontrolu rozměrové tolerance dílů. Vzhledem k tomu, že rychlost ochlazování po slinování je mnohem nižší než rychlost kalení, lze při procesu slinování kalení minimalizovat deformaci. Proto je proces sintrového kalení vhodný pro velké a tvarově složité díly, se kterými se obtížně manipuluje. Sintrované oceli se obecně používají k výrobě dílů se střední až vysokou hustotou. Obecně jsou hlavními legujícími prvky práškového sintrovaného železa molybden, mangan, chrom, měď a nikl. Materiály obsahující tyto legující prvky mají dostatečně vysokou prokalitelnost, aby mohly být vytvrzeny během slinovacího chlazení. Po slinování a vytvrzení je metalografická struktura slitiny většinou martenzit, vedle malého množství jemného perlitu, bainitu a zbytkového austenitu; v závislosti na teplotě a době slinování může existovat malé množství oblastí bohatých na nikl. Podle skutečných podmínek slinování a specifických požadavků dílů je chemické složení správně upraveno a po ochlazení lze dosáhnout požadované tvrdosti a výkonu. Podle zpráv z literatury bylo velké množství sintrovaných kalených ozubených kol použito v převodových mechanismech, jako jsou automobily. Ve srovnání s tradičním procesem snižuje výrobní náklady, ale nesnižuje žádný výkon. Tyto lisované díly práškovou metalurgií Gear mají vysokou rozměrovou přesnost, nízkou hlučnost, vysokou pevnost, dobrou odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi. Ozubená kola společnosti Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. jsou kalená slinováním, hustota je větší než 7.0 g/cm3 a tvrdost je po popuštění vyšší než HRC40. Ve srovnání s tradiční metodou se náklady snižují o 10 procent a snižuje se riziko deformace kalením.

1. 4 Vysokoteplotní slinování

Slinování při vysoké teplotě je důležitým opatřením pro zlepšení pevnosti. Prostřednictvím vysokoteplotního slinování lze snížit část oxidu, zvýšit rychlost difúze atomů a zvýšit jednotnost složení a póry mohou být plně sféroidizovány a vzdálenost pórů může být větší. Je vhodný pro nové materiály práškové metalurgie, jako je rychlořezná ocel, nerezová ocel a vysokoteplotní slitiny. Tímto způsobem lze zlepšit hustotu, mechanické vlastnosti, axiální/rotační pevnost v ohybu, odolnost proti korozi a fyzikální vlastnosti součásti. Existují však také některé nevýhody, jako je zvýšená ztráta zařízení, zvýšená spotřeba energie, zvýšené náklady na údržbu pece, snížená produktivita, zvýšená deformace součásti, snížená souosost součástí, nízké rychlosti chlazení a další problémy procesu. Vysokoteplotní slinování dílů práškové metalurgie proto zvýší některé dodatečné náklady. Pro materiály na bázi železa je vysokoteplotní slinování vhodné pro následující situace: materiály vyžadují vysokoteplotní slinování, jako jsou nové materiály na bázi železa obsahující křemík, vysoce výkonná nerezová ocel; vysokoteplotní slinování je nejúčinnější nebo jediná metoda, která může splnit požadavky; vysokoteplotní slinování může snížit procesy nebo jiná zařízení, jako je změna sekundárního lisování na primární lisování; předlegování nebo slinování předem smíchaného prášku, v této době se v důsledku redukce některých oxidů zvyšuje stupeň legování, zlepšuje se výkon kalení a zlepšují se mechanické vlastnosti. Důležitým důvodem nestabilního výkonu slinutých ozubených kol je segregace směsného prášku. Vysokoteplotním slinováním lze výrazně snížit nebo eliminovat efekt segregace. Vysokoteplotní slinování je u některých materiálů nezbytné, na druhou stranu stávající materiály nedosáhnou svého plného potenciálu při slinování za nižších teplot. Pro plné využití potenciálu těchto materiálů, který vyžaduje, aby měly vysokou zdánlivou tvrdost, mimořádnou rázovou houževnatost a pevnost v tahu, je nutné použít také vysokoteplotní slinování. Díly z práškové metalurgie s těmito vlastnostmi budou velmi konkurenceschopné; i když podle zahraničních analýz vysokoteplotní slinování zvýší náklady asi o 10 až 15 procent.

1.5 Infiltrace

Infiltrace spočívá v roztavení jiných materiálů (hlavně mědi pro slinuté díly na bázi železa) během procesu slinování a infiltraci do slinutého tělesa působením kapiláry a gravitace, aby se zlepšila hustota a výkon součásti. Obecně jsou náklady na suroviny vysoké a měď difunduje do matrice skeletu a vytváří velké množství kapalné fáze během infiltrace a velikost se velmi mění. Mědí infiltrované ozubené kolo společnosti Ningbo Dongmu Company má hmotnost 2700 g a výšku více než 70 mm; po slinování a infiltrační úpravě je tvrdost ozubeného kola HRB85 a celková hustota je 7,3 g/cm3.

Proces vstřikování kovů

Detekční systémy