歯車粉末冶金プレス部品

製品説明

ギアは重要な伝達部品として、自動車の重要な役割を果たしています。 歯車の密度と硬度は、材料の性能と製造プロセスに密接に関係しています。 高度な圧縮技術により、粉末圧縮体の密度が増加し、粉末冶金製品の性能が向上します。 同時に、ギア粉末冶金プレス部品の寸法精度を向上させ、形状をより複雑にすることができます。 以下では、最初に新しい粉末冶金プロセスとギアへの影響について説明します。

1.1 温間圧縮成形

温間プレス技術は、1990 年代に開発された新しい硬質金型成形技術であり、高強度の鉄系粉末冶金部品の製造に工業的に適用されています。 この技術は、従来の成形プロセスの高い生産性と高い寸法精度の基本特性を維持するだけでなく、低コストで部品の密度 (7.20-7.35g/cm3) を高めます。 部品の高密度化により、総合的な機械的特性が大幅に向上し、適用範囲が急速に拡大し、粉末冶金の技術的優位性を十分に発揮できる条件が整いました。

温間プレス技術の高密度化は、主に、温間プレス温度での鉄粉粒子の加工硬化率と程度を低下させ、鉄粉粒子の塑性変形抵抗を低下させることによって達成されます。 さらに、成形プロセス中の粒子の再配置によっても密度を高めることができます。 1500 MPa の引張強度を持つ焼結鉄ベースの部品は、これまでに準備されています。 Ford Motor Company は、エンジンに質量 1.2kg の熱圧流体可変速タービン ハブを使用しています。 温間プレス加工の鍵は、高性能な鉄系粉末冶金部品を低コストで製造し、自動車部品の性能とコストのより良い組み合わせ点を見つけることです。 温間プレスの利点は、グリーン密度と焼結密度が高く、グリーン強度が高く、脱型圧力が低く、弾性余効が小さいことです。

1.2 高速プレス

スウェーデンは高速プレスのプロセスを開発しました。 このプロセスの開発により、5kgを超える高密度・大型の粉末冶金部品の開発が可能になりました。 20ms以内に粉末を圧縮することができ、300ms以内に複数回圧縮することでさらに密度を高めることができます。 大量生産方法として、高速プレスは現在の粉末冶金の限界を打ち破ることができます。 従来のプレス成形には高い成形圧力が必要であり、成形圧力はプレスのトン数によって制限されますが、高速プレスはこの制限を受けません。 予備合金化および拡散合金化に基づく粉末密度は、7.4-7.7g/cm3 に達することがあります。 この新しい製造技術は、最近粉末冶金業界に導入されました。 高速プレスの高密度化は、主に油圧制御ハンマーによる強力な衝撃波によって実現されます。 ハンマーの質量とプレスの速度によって、衝撃エネルギーの大きさと緻密化の程度が決まります。 油圧制御のため、安全性能が高い。 適切なプロセス制御により、非軸方向のスプリングバックにより圧粉体の微細な欠陥を回避できます。 高速プレスの場合、従来のプレスでは1回目のプレス後の繰り返しプレス密度を大幅に上げることなく、複数回のプレスが可能です。 4kJの衝撃エネルギーは2kJの2つの衝撃エネルギーと同じなので、プレス密度は同じです。 そのため、中型プレスを使用して、複数回プレスすることで高密度化を図ることができます。 また、ショック間のインターバル時間が300ms以下のため、複数回のショック抑制も迅速に行うことができます。 この種のプレスは、コンピューターを使用してハンマーのストロークと衝撃エネルギーを正確に制御できます。それによってプレスされた部品の製造プロセスは、基本的に従来の成形プロセスと同じです。

従来の粉末成形体の密度は中央が低く、両端が高いため、焼結後に中央で過度の収縮が発生しやすく、部品の寸法精度に影響を与える可能性があります。 高速でプレスされた部品は、密度分布がより均一になります。 焼結後、中央部と端部のサイズ差が小さくなり、パーツサイズの均一性が向上します。 高速成形を他のプロセスと組み合わせると、材料の性能が大幅に向上します。 炭素含有量 0.4% の ASTALOY CrM プレアロイ粉末の密度は、高速プレス後に 7.5g/cm3 に達することができ、引張強度は高温後に 1220 MPa に達することができます。 1250 度で焼結し、1120 度で焼結および硬化した後、引張強度は 1380 に達することがあります。 MPa。 高速プレス部品の性能が一段と高いレベルに達していることが分かります。 従来の粉末成形と粉末鍛造の間のプロセスとして、高速プレスには明らかな利点があります。 コストパフォーマンスの良さから、幅広い用途でご利用いただけます。 具体的には、密度が高く均一に分布している、生産性が高い、数キログラムの大型部品を製造できる、弾性余効が小さく、精度が高い、長さと直径が比較的大きい部品を製造できる（長径比 6.0 まで）などの利点があります。 . 高速プレス技術は、現在も継続的に開発されています。 開発当初は段差のないストレートバレルなどの単純なパーツしか成形できませんでしたが、現在は段差を成形できるより複雑なパーツを開発。 しかし、現在、より複雑な形状の他の部品を製造することはできません。これは、高速プレス技術が制限されている重要な理由でもあります。

1.3 焼結硬化

焼結硬化は、コストを削減するために、材料特性を改善するための粉末冶金焼結と急冷熱処理プロセスの組み合わせです。 焼結硬化プロセスは、焼結後の熱処理プロセスを省くことができ、同時に高強度および高硬度特性を得ることができ、それによって製造コストを削減することができます。 また、焼入れ時に高い残留内部応力が発生して部品が変形し、部品の寸法公差の管理が難しくなります。 焼結硬化工程では、焼結後の冷却速度が急冷に比べて非常に遅いため、変形を最小限に抑えることができます。 したがって、焼結硬化プロセスは、取り扱いが困難な大型で複雑な形状の部品に適しています。 焼結硬化鋼は、通常、中密度から高密度の部品の製造に使用されます。 一般に、焼結硬化鉄粉の主な合金元素は、モリブデン、マンガン、クロム、銅、およびニッケルです。 これらの合金元素を含む材料は、焼結冷却中に硬化するのに十分高い硬化性を有する。 焼結および硬化後、合金の金属組織は、少量の微細なパーライト、ベイナイト、残留オーステナイトに加えて、大部分がマルテンサイトです。 焼結温度と時間によっては、少量のニッケルリッチ領域が存在する場合があります。 焼結の実際の条件と部品の特定の要件に応じて、化学組成が適切に調整され、冷却後に必要な硬度と性能が得られます。 文献報告によると、多くの焼結硬化歯車が自動車などの伝達機構に適用されています。 従来のプロセスと比較して、生産コストを削減しますが、パフォーマンスは低下しません。 これらのギア粉末冶金プレス部品は、高い寸法精度、低騒音、高強度、優れた耐摩耗性、耐食性を備えています。 Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. のギアは焼結によって硬化され、密度は 7.0 g/cm3 を超え、焼き戻し後の硬度は HRC40 を超えます。 従来工法と比較して、コストを10％削減し、焼入れ変形のリスクを低減します。

1.4 高温焼結

高温焼結は、強度を向上させるための重要な手段です。 高温焼結により、酸化物の一部を還元し、原子の拡散速度を高め、組成の均一性を高め、細孔を完全に球状化し、細孔間隔を大きくすることができます。 高速度鋼、ステンレス鋼、高温合金などの新しい粉末冶金材料に適しています。 このようにして、部品の密度、機械的特性、軸/回転曲げ疲労強度、耐食性、および物理的特性を向上させることができます。 ただし、機器の損失の増加、エネルギー消費の増加、炉のメンテナンス コストの増加、生産性の低下、部品の変形の増加、部品の同軸度の低下、冷却速度の低下、およびその他のプロセスの問題など、いくつかの欠点もあります。 したがって、粉末冶金部品の高温焼結は、いくらかの追加コストを増加させます。 鉄系材料の場合、高温焼結は次の状況に適しています。新しいシリコン含有鉄系材料、高性能ステンレス鋼など、高温焼結が必要な材料。 高温焼結は、要件を満たすことができる最も効果的または唯一の方法です。 高温焼結により、二次プレスから一次プレスへの変更など、プロセスやその他の設備を削減できます。 予備合金化または予備混合粉末焼結、このとき、一部の酸化物の還元により、合金化度が増加し、硬化性能が向上し、機械的特性が向上します。 焼結歯車の不安定な性能の重要な原因は、混合粉末の偏析です。 高温焼結により、偏析の影響を大幅に低減または排除できます。 一部の材料では高温での焼結が必要ですが、一方で、既存の材料は低温での焼結ではその能力を十分に発揮できません。 これらの材料の可能性を最大限に引き出すには、高い見かけの硬度、並外れた耐衝撃性、および引張強度が必要であり、高温焼結も使用する必要があります。 これらの特性を持つ粉末冶金部品は非常に競争力があります。 ただし、外国の分析によると、高温焼結はコストを約 10% から 15% 増加させます。

1.5 浸透

浸透とは、焼結プロセス中に他の材料 (主に鉄ベースの焼結部品の場合は銅) を溶かし、毛細管と重力の作用で焼結体に浸透させて、部品の密度と性能を向上させることです。 一般に、原材料のコストは高く、銅は骨格マトリックスに拡散し、浸透中に大量の液相を生成し、サイズが大きく変化します。 寧波東木会社の銅溶浸歯車は、質量が2700g、高さが70mm以上あります。 焼結および溶浸処理後の歯車の硬度は HRB85 で、全体の密度は 7.3 g/cm3 です。

金属射出成形プロセス

検出システム