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粉末冶金錐形齒輪工藝-粉末冶金齒輪廠家

作者:翔宇粉末冶金

發(fā)布時間:2023-03-03 16:41:21

來源:本站 閱讀數(shù)量:890次 點贊數(shù)量:863次

導(dǎo)讀:粉末冶金錐齒輪在電動工具的運用越來越廣泛,由于其適合大批量的生產(chǎn)特性,與鋼件錐齒輪相比,成本方面具有一定的優(yōu)勢,但由于其密度無法達到鋼材的密度,因此在強度方面存在先天的不足。當(dāng)前行業(yè)大環(huán)境的不景氣,中低端市場競爭極其激烈,如何進一步提高粉末冶金錐齒輪強度,并兼顧成本,是粉末冶金錐齒輪發(fā)展必經(jīng)之路。本

粉末冶金錐齒輪在電動工具的運用越來越廣泛,由于其適合大批量的生產(chǎn)特性,與鋼件錐齒輪相比,成本方面具有一定的優(yōu)勢,但由于其密度無法達到鋼材的密度,因此在強度方面存在先天的不足。當(dāng)前行業(yè)大環(huán)境的不景氣,中低端市場競爭極其激烈,如何進一步提高粉末冶金錐齒輪強度,并兼顧成本,是粉末冶金錐齒輪發(fā)展必經(jīng)之路。

本文希望通過對粉末冶金錐齒輪的制造工藝進行探討,為高強度粉末冶金錐齒輪制造提供方法指導(dǎo)。

1、材料的選擇

粉末冶金鐵基原料中會添加相應(yīng)的合金元素來改良錐齒輪的強度。合金元素NIi的含量在一定范圍內(nèi)增加,產(chǎn)品的機械性能可以相應(yīng)得到提升。元素C的含量變化對產(chǎn)品硬度影響非常顯著,粉末冶金錐齒輪需要在高抗沖擊(高韌性)和劇烈摩擦(高耐磨性)環(huán)境下工作,因此可采用低C含量原料。最終具體選用需要根據(jù)錐齒輪使用環(huán)境來確定(例如:功率、轉(zhuǎn)速、扭矩,是否有強沖擊等)。

(1)原料配方選用。粉末冶金鐵基原料中會添加相應(yīng)的合金元素來改良錐齒輪的強度。化學(xué)成分一欄中合金元素NI的含量在一定范圍內(nèi)增加,產(chǎn)品的機械性能可以相應(yīng)得到提升。元素C的含量變化對產(chǎn)品硬度影響非常顯著,粉末冶金錐齒輪需要在高抗沖擊(高韌性)和劇烈摩擦(高耐磨性)環(huán)境下工作,因此可采用低C含量原料。

(2)原料制作工藝。由于粉末冶金原料制作工藝有很多種,不同的工藝制作出來的原料成分均勻性有差異。從圖1,可以分析出普通簡單混粉和預(yù)合金在成分偏析上會有很大差異。因此在高強度錐齒輪上應(yīng)避免采用簡單混粉工藝制作原料。選擇擴散預(yù)合金和混合型會更合理。

錐齒輪

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

錐齒輪產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較特別,端面帶齒形,且有錐度,產(chǎn)品齒頂和齒底形成巨大的高度差。再因粉末冶金工藝在壓制過程粉末基本沒有橫向移動,所以錐齒輪產(chǎn)品齒部很難達到較高的密度。

如圖2所示為改善前的結(jié)構(gòu),齒頂與齒根側(cè)面展開形成很大高度差,齒頂部密度會明顯疏松,齒底部密度反而很密實。因此產(chǎn)品工作部位齒部性能會很薄弱。如圖3所示為改善后的結(jié)構(gòu),齒頂與齒根側(cè)面展開后高度差基本相同,因此密度差基本消失。產(chǎn)品齒部密度很密實。因此改良后的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的錐齒輪工作部位齒部強度會非常高。

3、加工工藝優(yōu)化

(1)溫壓。綜上所述合理選用原料后,再通過改善錐齒輪結(jié)構(gòu),使錐齒輪性能達到較高指標。在常規(guī)壓制工藝基礎(chǔ)上,為進一步提高錐齒輪性能。可利用溫壓工藝再次將密度提高。從而實現(xiàn)更高強度的錐齒輪。如圖1中FD-0504C的材料,密度從6.9到7.1至7.4所對應(yīng)的各機械性能均有大幅度改良。常規(guī)壓制工藝一般密度在7.1以下,溫壓工藝可將密度提高至7.2以上。因此溫壓工藝是提高錐齒輪強度一條很好的途徑。

(2)燒結(jié)工藝。通常工藝粉末冶金正常燒結(jié)工藝:溫度1120℃、時間30min,在90%N2+10%H2保護氣氛條件下燒結(jié)。即可滿足一般錐齒輪強度要求。通過提高燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間能更好提高錐齒輪強度。分別對1090/1120/1150℃三種溫度,燒結(jié)后產(chǎn)品性能進行對比,結(jié)果是產(chǎn)品燒結(jié)質(zhì)量隨燒結(jié)溫度增加而提高。分別對15/30/45min三種時間,燒結(jié)后產(chǎn)品性能進行對比,結(jié)果是產(chǎn)品燒結(jié)質(zhì)量隨燒結(jié)時間增加而提高。但是隨著燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間的增加,燒結(jié)的產(chǎn)品變形也會隨之變大。所以實際燒結(jié)工藝需要根據(jù)錐齒輪不同用途,設(shè)計適用該錐齒輪的合理工藝參數(shù)。

(3)熱處理工藝。熱處理目的是提高錐齒輪硬度、耐磨性和強度等力學(xué)性能,因此根據(jù)粉末冶金錐齒輪使用要求,需要選擇合理的熱處理工藝。錐齒輪不但需要承載高響度沖擊,而且表面需很好的耐磨性,還要保證錐齒輪高精度。因此采用表面滲碳熱處理工藝最為合適。為了使錐齒輪心部能保持一定的強度和較高的韌性和塑性,表面滲碳熱處理的滲層必須要有嚴格規(guī)定,可根據(jù)錐齒輪模數(shù)的0.25~0.4系數(shù)來制定;防止錐齒輪磨損疲勞失效,表面硬度合理范圍在650HV0.1~820HV0.1比較合理;為解決大小錐齒輪壽命匹配問題,大輪表面硬度應(yīng)較小輪硬度低50HV0.1左右。

綜上所述,影響粉末冶金錐齒輪強度的因素包括材料、結(jié)構(gòu)、加工工藝等等,通過對上述因素的優(yōu)化選擇與運用,可以制造出滿足高強度要求的粉末冶金錐齒輪,為在電動工具錐齒輪市場中的運用提供了很好的方法指導(dǎo),具有很強的現(xiàn)實意義。


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