粉末冶金齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)-粉末冶金齒輪廠家

作者:翔宇粉末冶金制品
發(fā)布時(shí)間:2022-08-03 17:23:06
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粉末冶金工藝是一種精密金屬成形技術(shù),非常適合生產(chǎn)齒輪,。通過(guò)粉末冶金工藝制造的齒輪為傳統(tǒng)的鋼或鑄鐵齒輪提供了一種具有成本效益的替代方法,。粉末冶金工藝產(chǎn)生凈成形或接近凈形的零件,因此在許多情況下,,幾乎不需要加工即可獲得成品零件,。因此,該工藝提供與許多應(yīng)用兼容的尺寸公差和機(jī)械性能,。
粉末冶金工藝非常適合制造正齒輪,、斜齒輪和錐齒輪。此外,,還生產(chǎn)了一些齒輪齒條和螺旋面齒輪,。應(yīng)用包括家用電器的減速電機(jī),以及拖拉機(jī)變速器,、起重機(jī)驅(qū)動(dòng)和各種汽車部件,,如油泵、平衡軸調(diào)節(jié)器,、電動(dòng)車窗升降器和座椅調(diào)節(jié)器,、起動(dòng)電機(jī)、分配器和前照燈激活器,。
用戶經(jīng)常選粉末冶金來(lái)制造齒輪,,因?yàn)樗哂袔讉€(gè)工藝優(yōu)勢(shì):
? 提供真正的漸開線齒形和完整的圓角半徑。
? 易于結(jié)合閃電孔,,從而減輕部件重量,。
? 由于材料是多孔的,它有助于使齒輪安靜運(yùn)行(孔隙率會(huì)抑制聲音),,并允許它們自潤(rùn)滑(通過(guò)用油浸漬),。
? 可以將齒輪與其他機(jī)械元件(如凸輪,,棘輪,驅(qū)動(dòng)凸耳或其他齒輪)組合成一體,。
? 可以在盲角處制造半徑的齒輪,,消除切割齒輪所需的底切止裂槽,并在半徑上提供額外的強(qiáng)度,。
? 需要很少或不需要加工,,材料利用率接近100%。
? 可以生產(chǎn)帶有整體安裝軸的齒輪,,無(wú)論是作為短耳軸,,還是在燒結(jié)過(guò)程中將加工的鋼軸粘合到齒輪上。
粉末冶金齒輪的局限性
粉末冶金齒輪在強(qiáng)度和尺寸方面有一定的局限性,。與鍛鋼齒輪相比,,其中一個(gè)限制是齒輪齒由于孔隙率而具有約50%的抗沖擊性和33%的接觸疲勞強(qiáng)度。制造商可以通過(guò)雙重壓制和雙重?zé)Y(jié)增加齒輪齒的密度來(lái)部分抵消這一限制,?;蛘撸梢允褂酶邷?zé)Y(jié)或表面硬化,。
在垂直方向上進(jìn)行的壓實(shí)過(guò)程在正齒輪中產(chǎn)生相對(duì)致密的齒,,因?yàn)辇X與齒輪中心線平行。但其他齒輪類型,,如錐齒輪和斜齒輪,其齒與中心線成一定角度,。因此,,與正齒輪相比,垂直方向的壓實(shí)過(guò)程效率較低,,并且在這些齒輪中產(chǎn)生的齒密度較小,。在這種情況下,銅滲透通常用于增加齒輪齒的密度(和相應(yīng)的機(jī)械性能),。
粉末冶金齒輪齒輪的另一個(gè)限制是它們的面寬,。大多數(shù)壓實(shí)機(jī)中可以使用的粉末量將齒輪面寬度限制在3英寸以下。此外,,粉末和模具之間的摩擦損失導(dǎo)致沿面寬度的密度降低,,其中點(diǎn)處的密度最低。面寬越大,,此密度衰減就越大,。
這些密度差異會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)和熱處理過(guò)程中的尺寸變化。較大的密度變化會(huì)導(dǎo)致變形,,特別是對(duì)于較大的齒輪,。
粉末冶金齒輪尺寸控制
提高粉末冶金齒輪(包括正齒輪和斜齒輪)尺寸一致性的一種方法是將燒結(jié)齒輪的表面與主齒輪滾動(dòng),。這種輥壓成型操作可以將Q6齒輪的AGMA質(zhì)量等級(jí)提高到Q9。表面軋制生產(chǎn)的AGMA Q9齒輪在12至28直徑間距和10至56齒范圍內(nèi),。一家P/ M齒輪制造商通過(guò)這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了更長(zhǎng)的齒輪壽命,,更低的噪音水平,更低的磨損和更高的耐用性,。
另一種獲得青睞的方法,,燒結(jié)硬化減少了通常與傳統(tǒng)鋼的淬火和回火熱處理相關(guān)的變形。燒結(jié)硬化方法消除了重新加熱齒輪并使其快速油淬火的需要,。相反,,在燒結(jié)爐中冷卻可以達(dá)到所需的機(jī)械性能,但不會(huì)損失尺寸精度,。需要較高的合金鋼才能在燒結(jié)硬化中達(dá)到所需的結(jié)果,。但是,這些合金鋼的較高成本通過(guò)消除淬火硬化過(guò)程而被抵消了,。
增加牙齒密度
由于粉末冶金齒輪的耐久性與齒輪齒的彎曲和接觸疲勞強(qiáng)度有關(guān),,因此許多研究都針對(duì)增加齒密度。以下是一些示例:
? 軋輥致密化
前面描述的用于改善尺寸控制的滾動(dòng)過(guò)程也使齒輪齒面更加致密,。日立的研究人員報(bào)告說(shuō),,軋制的AISI 4600 P/ M鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度提高了32%,接觸疲勞強(qiáng)度提高了3.5倍,。軋制P/M鋼的接觸疲勞強(qiáng)度達(dá)到表面硬化鍛造AISI 4118鋼強(qiáng)度的96%,。
? 溫壓
作為傳統(tǒng)室溫壓實(shí)工藝的延伸,這種方法將壓實(shí)溫度提高到約300 F.溫壓實(shí)實(shí)現(xiàn)了7.3至7.5 g / cm3(傳統(tǒng)機(jī)加工鋼密度的93%至95%)的零件密度,,而以前只能通過(guò)雙壓和雙燒結(jié)來(lái)完成,。與雙壓和雙燒結(jié)工藝相比,熱壓實(shí)可節(jié)省高達(dá)25%的成本,。這種新方法適用于正齒輪和斜齒輪,。初步結(jié)果顯示,與傳統(tǒng)的壓實(shí)和燒結(jié)相比,,齒強(qiáng)度提高了30%;當(dāng)熱壓實(shí)與高溫?zé)Y(jié)相結(jié)合時(shí),,改善超過(guò)50%。
? 旋轉(zhuǎn)壓榨
在滾壓工藝中,,一臺(tái)小型壓機(jī)快速對(duì)燒結(jié)齒輪齒施加重復(fù)載荷,,一次施加幾齒。這種重復(fù)的負(fù)荷導(dǎo)致牙齒中強(qiáng)烈的局部塑料流動(dòng)和致密化,。Rotopress Co. 報(bào)告稱,,齒輪齒的密度超過(guò) 7.6 g/cm3(密度 97%),具有出色的疲勞和磨損性能,。
? 自動(dòng)
在熱處理過(guò)程中,,提升過(guò)程包括將齒輪與主齒輪滾動(dòng),。加熱后,由低合金鋼制成的齒輪被淬火到剛好高于馬氏體轉(zhuǎn)化的點(diǎn),,然后在最終淬火到室溫之前通過(guò)滾動(dòng)進(jìn)行塑性變形,。采用傳統(tǒng)粉末冶金鋼,表面孔隙率從14%降低到2%以下,,滾動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度提高10倍以上,。
粉末冶金工藝流程
基本的粉末冶金(制造過(guò)程包括三個(gè)步驟:混合金屬粉末,將粉末壓實(shí)為所需形狀,,以及在受控的溫度和氣氛條件下燒結(jié)(加熱)壓實(shí)形狀以冶金方式粘合粉末,。
這些步驟的變化可用于實(shí)現(xiàn)更高密度的零件。這種變化包括雙重壓制和雙重?zé)Y(jié),,滲透(使用熔融銅填充材料中的孔隙)和粉末鍛造(預(yù)坯或P / M材料塊的鍛造),。這些高密度工藝提高了機(jī)械性能,如拉伸強(qiáng)度,、疲勞強(qiáng)度和抗沖擊性,。額外的壓制操作也可用于將關(guān)鍵齒輪尺寸置于公差范圍內(nèi)。
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