Piese presate pentru metalurgia pulberilor

Descriere produs

Ca parte importantă a transmisiei, angrenajele joacă un rol cheie în automobile. Densitatea și duritatea angrenajului sunt strâns legate de performanța materialului și de procesul de preparare. Tehnologia avansată de compactare crește densitatea compactelor de pulbere și îmbunătățește performanța produselor din metalurgia pulberilor; în același timp, precizia dimensională a pieselor presate din metalurgia pulberilor Gear poate fi îmbunătățită, iar forma poate fi mai complexă. În cele ce urmează, se discută mai întâi noul proces de metalurgie a pulberilor și impactul acestuia asupra angrenajelor.

1. 1 Formare prin compresie la cald

Tehnologia de presare la cald este o nouă tehnologie de formare a matrițelor rigide dezvoltată în anii 1990 și aplicată industrial pentru fabricarea pieselor de metalurgie a pulberilor pe bază de fier de înaltă rezistență. Această tehnologie nu numai că menține caracteristicile de bază ale productivității ridicate și preciziei dimensionale ridicate ale procesului tradițional de turnare, dar crește și densitatea pieselor (7,20-7,35g/cm3) la un cost mai mic. Datorită creșterii densității pieselor, proprietățile sale mecanice cuprinzătoare au fost mult îmbunătățite, iar domeniul de aplicare s-a extins rapid, creând condiții pentru a juca pe deplin avantajele tehnice ale metalurgiei pulberilor.

Densificarea tehnologiei de presare la cald se realizează în principal prin reducerea ratei de întărire prin lucru și a gradului particulelor de pulbere de fier la temperatura de presare la cald și prin reducerea rezistenței la deformare plastică a particulelor de pulbere de fier. În plus, rearanjarea particulelor în timpul procesului de formare poate crește și densitatea. Până acum au fost pregătite piese pe bază de fier sinterizat cu o rezistență la tracțiune de 1500 MPa. Ford Motor Company a folosit un butuc de turbină cu turație variabilă cu fluid termobaric cu o masă de 1,2 kg pe motor. Cheia procesului de presare la cald este fabricarea pieselor de metalurgie a pulberilor pe bază de fier de înaltă performanță la un cost mai mic și găsirea unui punct de combinare mai bun între performanță și cost pentru piesele de automobile. Avantajele presării la cald sunt: ​​densitate mare de verde și densitate sinterizată, rezistență ridicată la verde, presiune scăzută de deformare și efecte secundare elastice mici.

1. 2 Presare de mare viteză

Suedia a dezvoltat un proces de presare de mare viteză. Dezvoltarea acestui proces face posibilă dezvoltarea pieselor de metalurgie a pulberilor de mare densitate și la scară mare, care depășesc 5 kg. Permite comprimarea pulberii în 20 ms, iar densitatea poate fi crescută și mai mult prin compresii multiple în 300 ms. Ca metodă de producție în masă, presarea de mare viteză poate depăși limitările metalurgiei pulberilor actuale. Formarea prin presa tradițională necesită o presiune mare de formare, iar presiunea de formare este limitată de tonajul presei, în timp ce presarea de mare viteză nu este supusă acestei limitări. Densitatea pulberii bazată pe prealiare și aliaje prin difuzie poate ajunge la 7,4-7,7g/cm3. Această nouă tehnologie de producție a fost recent introdusă în industria metalurgiei pulberilor. Densificarea presării de mare viteză este realizată în principal de unda de șoc puternică generată de ciocanul controlat hidraulic. Masa ciocanului și viteza de presare determină mărimea energiei de impact și gradul de densificare. Datorită controlului hidraulic, performanța de siguranță este ridicată. Printr-un control adecvat al procesului, elasticul non-axial poate evita defectele microscopice ale compactului verde. Pentru presarea de mare viteză, este posibil să se efectueze presari multiple fără o creștere semnificativă a densității presărilor repetate după prima presare cu prese convenționale. Deoarece energia de impact de 4kJ este aceeași cu cea a două energie de impact de 2kJ, densitatea de presare este aceeași. Prin urmare, o presă medie poate fi utilizată pentru a obține o densitate mare prin presare multiple. De asemenea, suprimarea șocurilor multiple se poate face rapid, deoarece intervalul de timp dintre fiecare șoc este mai mic de 300 ms. Acest tip de presă poate folosi computerul pentru a controla cu precizie cursa și energia de impact a ciocanului, iar procesul de producție al pieselor presate de acesta este practic același cu procesul tradițional de formare.

Densitatea compactelor tradiționale cu pulbere este scăzută la mijloc și ridicată la ambele capete, ceea ce poate provoca cu ușurință o contracție excesivă la mijloc după sinterizare și poate afecta acuratețea dimensională a pieselor. Piesele presate la viteză mare au o distribuție mai uniformă a densității. După sinterizare, diferența de dimensiune dintre partea de mijloc și partea de capăt va fi mai mică, ceea ce va îmbunătăți consistența dimensiunii piesei. Dacă formarea de mare viteză este combinată cu alte procese, performanța materialelor va fi mult îmbunătățită. Densitatea pulberii prealiate ASTALOY CrM cu conținut de carbon de 0,4% poate ajunge la 7,5g/cm3 după presarea de mare viteză, iar rezistența la tracțiune poate ajunge la 1220 MPa după temperatură înaltă sinterizare la 1250 de grade, iar rezistența la tracțiune poate ajunge la 1380 după sinterizare și întărire la 1120 de grade. MPa. Se poate observa că performanța pieselor presate la viteză mare a atins un nivel superior. Ca proces între formarea tradițională a pulberii și forjarea pulberii, presarea de mare viteză are avantaje evidente. Datorită performanței sale bune de cost, are o gamă largă de aplicații. Concret, avantajele sale sunt: ​​densitate mare și uniform distribuită, productivitate ridicată, pot fi produse piese mari de câteva kilograme, efecte secundare elastice mici și precizie ridicată și pot fi produse piese cu lungime și diametru relativ mari (Raport Diametru lung până la 6,0) . Tehnologia de presare de mare viteză este încă în dezvoltare continuă. În stadiul inițial de dezvoltare, poate forma doar părți simple, cum ar fi butoaie drepte, fără trepte, dar acum a dezvoltat părți mai complexe care pot forma o treaptă. Cu toate acestea, alte piese cu forme mai complexe nu pot fi produse în prezent, ceea ce este și un motiv important pentru care tehnologia de presare de mare viteză este limitată.

1.3 Întărirea prin sinterizare

Întărirea prin sinterizare este o combinație de sinterizare a pulberilor și proces de tratare termică de călire pentru a îmbunătăți proprietățile materialului, pentru a reduce costurile. Procesul de întărire prin sinterizare poate salva procesul de tratament termic post-sinterizare și, în același timp, poate obține proprietăți de rezistență ridicată și duritate ridicată, reducând astfel costurile de producție. În plus, în timpul călirii va fi generată tensiuni interne reziduale ridicate și piesele vor fi deformate, ceea ce va face dificilă controlul toleranței dimensionale a pieselor. În procesul de întărire prin sinterizare, deoarece viteza de răcire după sinterizare este mult mai mică decât cea de călire, deformarea poate fi redusă la minimum. Prin urmare, procesul de întărire prin sinterizare este potrivit pentru piese mari și de formă complexă, care sunt greu de manipulat. Oțelurile întărite sinterizate sunt utilizate în general pentru fabricarea pieselor de densitate medie până la mare. În general, principalele elemente de aliere ale pulberii de fier sinterizat sunt molibdenul, manganul, cromul, cuprul și nichelul. Materialele care conțin aceste elemente de aliere au o întărire suficient de mare pentru a fi întărite în timpul răcirii prin sinterizare. După sinterizare și întărire, structura metalografică a aliajului este în mare parte martensită, pe lângă o cantitate mică de perlită fină, bainită și austenită reținută; în funcție de temperatura și timpul de sinterizare, poate exista o cantitate mică de regiuni bogate în nichel. În funcție de condițiile reale de sinterizare și de cerințele specifice ale pieselor, compoziția chimică este corect ajustată, iar duritatea și performanța necesare pot fi obținute după răcire. Potrivit rapoartelor din literatură, un număr mare de angrenaje sinterizate întărite au fost aplicate mecanismelor de transmisie, cum ar fi automobile. În comparație cu procesul tradițional, reduce costul de producție, dar nu reduce nicio performanță. Aceste piese presate din metalurgia pulberilor Gear au precizie dimensională ridicată, zgomot redus, rezistență ridicată, rezistență bună la uzură și rezistență la coroziune. Roțile dințate ale Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. sunt întărite prin sinterizare, densitatea este mai mare de 7,0 g/cm3, iar duritatea este mai mare decât HRC40 după revenire. În comparație cu metoda tradițională, costul este redus cu 10 la sută, iar riscul de deformare la călire este redus.

1. 4 Sinterizare la temperaturi ridicate

Sinterizarea la temperaturi ridicate este o măsură importantă pentru îmbunătățirea rezistenței. Prin sinterizarea la temperatură înaltă, o parte a oxidului poate fi redusă, viteza de difuzie a atomilor poate fi crescută, iar uniformitatea compoziției poate fi crescută, iar porii pot fi complet sferoidizati, iar distanța dintre pori poate fi mai mare. Este potrivit pentru noile materiale de metalurgie a pulberilor, cum ar fi oțel de mare viteză, oțel inoxidabil și aliaje de înaltă temperatură. În acest fel, densitatea, proprietățile mecanice, rezistența la oboseală la încovoiere axială/rotațională, rezistența la coroziune și proprietățile fizice ale piesei pot fi îmbunătățite. Cu toate acestea, există și unele dezavantaje, cum ar fi pierderea sporită a echipamentului, consumul crescut de energie, costurile crescute de întreținere a cuptorului, productivitatea redusă, deformarea crescută a pieselor, coaxialitatea redusă a pieselor, ratele scăzute de răcire și alte probleme ale procesului. Prin urmare, sinterizarea la temperatură înaltă a pieselor din metalurgia pulberilor va crește unele costuri suplimentare. Pentru materialele pe bază de fier, sinterizarea la temperatură înaltă este potrivită pentru următoarele situații: materialele necesită sinterizare la temperatură înaltă, cum ar fi noile materiale pe bază de fier care conțin siliciu, oțel inoxidabil de înaltă performanță; sinterizarea la temperatură înaltă este cea mai eficientă sau singura metodă care poate îndeplini cerințele; sinterizarea la temperatură înaltă poate Reduce procesele sau alte echipamente, cum ar fi schimbarea presarii secundare la presarea primară; sinterizarea prealierii sau pre-amestecate cu pulberi, în acest moment, datorită reducerii unor oxizi, gradul de aliere crește, performanța de întărire se îmbunătățește, iar proprietățile mecanice se îmbunătățesc. Un motiv important pentru performanța instabilă a angrenajelor sinterizate este separarea pulberii amestecate. Prin sinterizarea la temperaturi ridicate, efectul segregării poate fi redus sau eliminat semnificativ. Sinterizarea la temperatură înaltă este necesară pentru unele materiale, pe de altă parte, materialele existente nu își ating întregul potențial atunci când sunt sinterizate la temperaturi mai scăzute. Pentru a exploata pe deplin potențialul acestor materiale, care necesită ca acestea să aibă o duritate aparentă mare, o rezistență extraordinară la impact și rezistență la tracțiune, trebuie utilizată și sinterizarea la temperatură ridicată. Piesele din metalurgia pulberilor cu aceste proprietăți vor fi foarte competitive; deși, conform analizei externe, sinterizarea la temperaturi ridicate va crește costul cu aproximativ 10 la sută până la 15 la sută.

1.5 Infiltrare

Infiltrarea constă în topirea altor materiale (în principal cuprul pentru piesele sinterizate pe bază de fier) ​​în timpul procesului de sinterizare și infiltrarea în corpul sinterizat sub acțiunea capilară și a gravitației pentru a îmbunătăți densitatea și performanța piesei. În general, costul materiilor prime este ridicat, iar cuprul difuzează în matricea scheletului și generează o cantitate mare de fază lichidă în timpul infiltrării, iar dimensiunea se modifică foarte mult. Echipamentul cu infiltrat de cupru al companiei Ningbo Dongmu are o masă de 2700 g și o înălțime de peste 70 mm; după tratamentul de sinterizare și infiltrare, duritatea angrenajului este HRB85 și densitatea totală este de 7,3 g/cm3.

Procesul de turnare prin injecție a metalelor

Sisteme de detectare