Parti stampate per metallurgia delle polveri per ingranaggi

Descrizione del prodotto

Come parte importante della trasmissione, gli ingranaggi svolgono un ruolo chiave nelle automobili. La densità e la durezza dell'ingranaggio sono strettamente correlate alle prestazioni del materiale e al processo di preparazione. La tecnologia di compattazione avanzata aumenta la densità dei compatti di polvere e migliora le prestazioni dei prodotti di metallurgia delle polveri; allo stesso tempo, la precisione dimensionale delle parti stampate con metallurgia delle polveri Gear può essere migliorata e la forma può essere più complessa. Quanto segue discute innanzitutto il nuovo processo di metallurgia delle polveri e il suo impatto sugli ingranaggi.

1. 1 Formatura a compressione calda

La tecnologia di pressatura a caldo è una nuova tecnologia di formatura di stampi rigidi sviluppata negli anni '90 e applicata industrialmente per la produzione di parti di metallurgia delle polveri a base di ferro ad alta resistenza. Questa tecnologia non solo mantiene le caratteristiche di base di alta produttività e alta precisione dimensionale del tradizionale processo di stampaggio, ma aumenta anche la densità delle parti (7.20-7.35g/cm3) a un costo inferiore. A causa dell'aumento della densità delle parti, le sue proprietà meccaniche complete sono state notevolmente migliorate e l'ambito di applicazione si è ampliato rapidamente, creando le condizioni per sfruttare appieno i vantaggi tecnici della metallurgia delle polveri.

L'addensamento della tecnologia di pressatura a caldo si ottiene principalmente riducendo il tasso di incrudimento e il grado delle particelle di polvere di ferro alla temperatura di pressatura a caldo e riducendo la resistenza alla deformazione plastica delle particelle di polvere di ferro. Inoltre, anche il riarrangiamento delle particelle durante il processo di formatura può aumentare la densità. Finora sono state preparate parti a base di ferro sinterizzato con una resistenza alla trazione di 1500 MPa. Ford Motor Company ha utilizzato un mozzo di turbina a velocità variabile fluido termobarico con una massa di 1,2 kg sul motore. La chiave del processo di stampaggio a caldo è produrre parti di metallurgia delle polveri a base di ferro ad alte prestazioni a un costo inferiore e trovare un punto di combinazione migliore tra prestazioni e costo per le parti di automobili. I vantaggi della pressatura a caldo sono: elevata densità a verde e densità sinterizzata, elevata resistenza a verde, bassa pressione di sformatura e piccolo effetto elastico secondario.

1. 2 Pressatura ad alta velocità

La Svezia ha sviluppato un processo per la pressatura ad alta velocità. Lo sviluppo di questo processo consente di sviluppare parti di metallurgia delle polveri ad alta densità e su larga scala che superano i 5 kg. Consente di comprimere la polvere entro 20 ms e la densità può essere ulteriormente aumentata mediante compressioni multiple entro 300 ms. Come metodo di produzione di massa, la pressatura ad alta velocità può superare i limiti dell'attuale metallurgia delle polveri. La formatura a pressa tradizionale richiede un'elevata pressione di formatura e la pressione di formatura è limitata dal tonnellaggio della pressa, mentre la pressatura ad alta velocità non è soggetta a questa limitazione. La densità della polvere basata sulla pre-lega e sulla lega per diffusione può raggiungere 7.4-7.7g/cm3. Questa nuova tecnologia di produzione è stata recentemente introdotta nell'industria della metallurgia delle polveri. L'addensamento della pressatura ad alta velocità è realizzato principalmente dalla forte onda d'urto generata dal martello a comando idraulico. La massa del martello e la velocità di pressatura determinano l'entità dell'energia d'urto e il grado di densificazione. A causa del controllo idraulico, le prestazioni di sicurezza sono elevate. Attraverso un adeguato controllo del processo, il ritorno elastico non assiale può evitare i difetti microscopici del compatto verde. Per la pressatura ad alta velocità, è possibile eseguire pressature multiple senza un aumento significativo della densità delle pressature ripetute dopo la prima pressatura con presse convenzionali. Poiché l'energia di impatto di 4kJ è la stessa di quella di due energie di impatto di 2kJ, la densità di pressatura è la stessa. Pertanto, una pressa media può essere utilizzata per ottenere un'alta densità attraverso pressature multiple. La soppressione degli shock multipli può anche essere eseguita rapidamente poiché l'intervallo di tempo tra ogni shock è inferiore a 300 ms. Questo tipo di pressa può utilizzare il computer per controllare con precisione la corsa e l'energia d'impatto del martello, e il processo di produzione delle parti pressate da esso è sostanzialmente lo stesso del tradizionale processo di formatura.

La densità dei tradizionali compatti di polvere è bassa al centro e alta alle due estremità, il che può facilmente causare un eccessivo restringimento al centro dopo la sinterizzazione e influire sulla precisione dimensionale delle parti. Le parti pressate ad alta velocità hanno una distribuzione della densità più uniforme. Dopo la sinterizzazione, la differenza dimensionale tra la parte centrale e quella terminale sarà minore, il che migliorerà la consistenza delle dimensioni del pezzo. Se la formatura ad alta velocità viene combinata con altri processi, le prestazioni dei materiali saranno notevolmente migliorate. La densità della polvere prelegata ASTALOY CrM con un contenuto di carbonio di 0.4 percento può raggiungere i 7,5 g/cm3 dopo la pressatura ad alta velocità e la resistenza alla trazione può raggiungere i 1220 MPa dopo l'alta temperatura sinterizzazione a 1250 gradi e la resistenza alla trazione può raggiungere 1380 dopo la sinterizzazione e l'indurimento a 1120 gradi. MPa. Si può vedere che le prestazioni delle parti stampate ad alta velocità hanno raggiunto un livello superiore. Come processo tra la tradizionale formatura a polvere e la forgiatura a polvere, la pressatura ad alta velocità presenta evidenti vantaggi. Grazie alle sue buone prestazioni in termini di costi, ha una vasta gamma di applicazioni. In particolare, i suoi vantaggi sono: densità elevata e uniformemente distribuita, elevata produttività, è possibile produrre pezzi di grandi dimensioni di diversi chilogrammi, piccoli postumi elastici e alta precisione, e possono essere prodotti pezzi con lunghezza e diametro relativamente grandi (rapporto diametro lungo fino a 6,0) . La tecnologia di pressatura ad alta velocità è ancora in continuo sviluppo. Nella fase iniziale di sviluppo, può formare solo parti semplici come barili diritti senza gradini, ma ora ha sviluppato parti più complesse che possono formare un gradino. Tuttavia, al momento non è possibile produrre altri pezzi con forme più complesse, il che è anche un motivo importante per cui la tecnologia di pressatura ad alta velocità è limitata.

1.3 Indurimento per sinterizzazione

L'indurimento della sinterizzazione è la combinazione della sinterizzazione della metallurgia delle polveri e del processo di trattamento termico di tempra per migliorare le proprietà del materiale, al fine di ridurre i costi. Il processo di indurimento della sinterizzazione può salvare il processo di trattamento termico post-sinterizzazione e allo stesso tempo può ottenere proprietà di elevata resistenza e elevata durezza, riducendo così i costi di produzione. Inoltre, durante la tempra si genererà un'elevata sollecitazione interna residua e le parti saranno deformate, il che renderà difficile il controllo della tolleranza dimensionale delle parti. Nel processo di indurimento per sinterizzazione, poiché la velocità di raffreddamento dopo la sinterizzazione è molto inferiore a quella della tempra, la deformazione può essere ridotta al minimo. Pertanto, il processo di tempra per sinterizzazione è adatto a parti grandi e di forma complessa difficili da maneggiare. Gli acciai temprati per sinterizzazione sono generalmente utilizzati per la produzione di parti a media e alta densità. In generale, i principali elementi di lega della polvere di ferro indurente per sinterizzazione sono molibdeno, manganese, cromo, rame e nichel. I materiali che contengono questi elementi di lega hanno una temprabilità sufficientemente elevata per essere induriti durante il raffreddamento della sinterizzazione. Dopo la sinterizzazione e l'indurimento, la struttura metallografica della lega è per lo più martensite, oltre a una piccola quantità di perlite fine, bainite e austenite trattenuta; a seconda della temperatura e del tempo di sinterizzazione, potrebbe esserci una piccola quantità di regioni ricche di nichel. In base alle effettive condizioni di sinterizzazione e ai requisiti specifici delle parti, la composizione chimica viene opportunamente regolata e la durezza e le prestazioni richieste possono essere ottenute dopo il raffreddamento. Secondo i rapporti della letteratura, un gran numero di ingranaggi temprati sinterizzati è stato applicato a meccanismi di trasmissione come le automobili. Rispetto al processo tradizionale, riduce i costi di produzione, ma non riduce le prestazioni. Queste parti stampate con metallurgia delle polveri Gear hanno un'elevata precisione dimensionale, bassa rumorosità, elevata resistenza, buona resistenza all'usura e resistenza alla corrosione. Gli ingranaggi di Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. sono induriti mediante sinterizzazione, la densità è superiore a 7.0 g/cm3 e la durezza è superiore a HRC40 dopo la tempra. Rispetto al metodo tradizionale, il costo è ridotto del 10% e il rischio di deformazione da tempra è ridotto.

1. 4 Sinterizzazione ad alta temperatura

La sinterizzazione ad alta temperatura è una misura importante per migliorare la resistenza. Attraverso la sinterizzazione ad alta temperatura, una parte dell'ossido può essere ridotta, la velocità di diffusione degli atomi può essere aumentata e l'uniformità della composizione può essere aumentata, i pori possono essere completamente sferoidizzati e la distanza tra i pori può essere maggiore. È adatto per nuovi materiali di metallurgia delle polveri come acciaio ad alta velocità, acciaio inossidabile e leghe resistenti al calore. In questo modo è possibile migliorare la densità, le proprietà meccaniche, la resistenza alla fatica da flessione assiale/rotazionale, la resistenza alla corrosione e le proprietà fisiche della parte. Tuttavia, ci sono anche alcuni svantaggi, come una maggiore perdita di apparecchiature, un maggiore consumo di energia, maggiori costi di manutenzione del forno, una produttività ridotta, una maggiore deformazione delle parti, una ridotta coassialità delle parti, basse velocità di raffreddamento e altri problemi di processo. Pertanto, la sinterizzazione ad alta temperatura delle parti di metallurgia delle polveri aumenterà alcuni costi aggiuntivi. Per i materiali a base di ferro, la sinterizzazione ad alta temperatura è adatta per le seguenti situazioni: i materiali richiedono la sinterizzazione ad alta temperatura, come i nuovi materiali a base di ferro contenenti silicio, l'acciaio inossidabile ad alte prestazioni; la sinterizzazione ad alta temperatura è il metodo più efficace o l'unico in grado di soddisfare i requisiti; la sinterizzazione ad alta temperatura può ridurre i processi o altre apparecchiature, come il passaggio dalla pressatura secondaria alla pressatura primaria; sinterizzazione di polveri pre-legate o premiscelate, in questo momento, a causa della riduzione di alcuni ossidi, aumenta il grado di lega, migliorano le prestazioni di indurimento e migliorano le proprietà meccaniche. Un motivo importante per le prestazioni instabili degli ingranaggi sinterizzati è la segregazione della polvere mista. Con la sinterizzazione ad alta temperatura, l'effetto della segregazione può essere significativamente ridotto o eliminato. La sinterizzazione ad alta temperatura è necessaria per alcuni materiali, d'altra parte, i materiali esistenti non raggiungono il loro pieno potenziale durante la sinterizzazione a temperature più basse. Per sfruttare appieno le potenzialità di questi materiali, che richiedono elevata durezza apparente, straordinaria resistenza all'urto e alla trazione, è necessario ricorrere anche alla sinterizzazione ad alta temperatura. Le parti di metallurgia delle polveri con queste proprietà saranno molto competitive; anche se secondo analisi straniere, la sinterizzazione ad alta temperatura aumenterà il costo di circa il 10% al 15%.

1.5 Infiltrazione

L'infiltrazione consiste nel fondere altri materiali (principalmente rame per le parti sinterizzate a base di ferro) durante il processo di sinterizzazione e infiltrarsi nel corpo sinterizzato sotto l'azione del capillare e della gravità per migliorare la densità e le prestazioni della parte. In generale, il costo delle materie prime è elevato e il rame si diffonde nella matrice dello scheletro e genera una grande quantità di fase liquida durante l'infiltrazione e le dimensioni cambiano notevolmente. L'ingranaggio con infiltrazione di rame della Ningbo Dongmu Company ha una massa di 2700 ge un'altezza di oltre 70 mm; dopo il trattamento di sinterizzazione e infiltrazione, la durezza dell'ingranaggio è HRB85 e la densità complessiva è di 7,3 g/cm3.

Processo di stampaggio ad iniezione di metalli

Sistemi di rilevamento