粉末冶金新技术在烧结齿轮中的应用
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实用标准文案
一、粉末冶金齿轮的优点:
1、成本低,生产效率高、一次成型,成型后不需要再加工轮齿。
2、由于粉末冶金的加工特性,可以做成含油的零件,形成免润滑零件,但效果还是比油浴润滑差一些,属于边界润滑状态。
3、齿轮成型过程中没有废料,对于钢铁资源的利用是最好的
二、粉末冶金的齿轮缺点:
1、由于粉末冶金是让金属粉末在高温下形成的再结晶过程,没有经过轧制过程,没有形成金属纤维流,是一种无取向机械性能,因此,轮齿的抗弯、抗剪强度都不如传统机械加工的齿轮
2、还是因为1的原因,粉末冶金齿轮的轮齿接触强度也较低,因此不能传递大扭矩
3、虽然可以做成含油状态的轮齿,但油润有效时限比较短,要想保证正常使用,还是要考虑外加润滑,油浴润滑是最好。
4、粉末冶金齿轮的精度比较低,因为在高温烧结成型的过程中是没有办法控制的,就想烧砖一样,砖坯烧成砖究竟是什么样,其精确尺寸都是不可控的,因此,传动平稳性较差
5、由4的原因,轮齿的表面粗糙度也是比较大的,会在传动中产生噪音。
综上所述,在一些不重要的机构中可以考虑用粉末冶金齿轮,如玩具等,精密传动、大扭矩传动等还是要首选机械加工的齿轮
粉末冶金制造的齿轮精确度不是很高,一般在10丝左右,不适合做精密传动
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粉末冶金齿轮设计简介作者:REVER为帮助客户理解粉末冶金齿轮的特点,加深双方之间理解,便于双方沟通,特作如下介绍:齿轮种类很多,目前广泛使用的是渐开线齿轮,所以以渐开线齿轮为例作简单介绍。
一.粉末冶金齿轮材料:1.粉末冶金齿轮的材料适合于粉末冶金材料标准,粉末冶金材料有多种材料标准,多数国家和部分大公司都有自己的标准,由于日本和美国在粉末冶金的研究方面走在世界前列,所以目前广泛采用的材料标准是JIS(日本),MPIF(美国)两种标准。
2.齿轮通常对强度都有一定的要求,故其选用材料的性能要好,目前齿轮使用较广泛的材料是Fe-Cu-C-Ni的材料,(其符合JIS SMF5030,SMF5040标准;符合MPIF FN-0205,FN-0205-80HT标准);也有厂家选择Cu,Fe-Cu-C材料。
★在图纸材料一栏中要注明材料等级:如 JIS SMF5030。
注:在材料标准中包含了推荐的相应密度和硬度范围。
二.粉末冶金齿轮密度确定:由于齿轮用于传动,对齿轮的强度要求较高,故要求产品的密度也较高(通常是齿轮密度越高则齿抗越高,强度越好):1.常温压制成形齿轮密度通常控制在6.60g/cm3 min OR 6.80 g/cm3 min。
2.温压压制成形齿轮密度通常控制在7.00g/cm3 min。
★在图纸密度一栏中注明密度等级:如 6.6g/cm3 min。
三.粉末冶金齿轮硬度确定:齿轮硬度与产品的材料、密度等级及后处理密切相关。
以材料Fe-Cu-C-Ni 为例,其相应的硬度建议为:1.密度6.6g/cm3 min 时:1).烧结态硬度控制在 HRB 40min;(FN-0205-20 烧结态硬度典型值为 HRB 44)2).水蒸汽处理硬度控制在 HRB 50min;3).渗碳处理硬度控制在HRC 20min;(FN-0205-80HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 23)2.密度6.8g/cm3 min 时:1).烧结态硬度控制在 HRB55min;(FN-0205-25 烧结态硬度典型值为 59HRB)2).水蒸汽处理硬度控制在 HRB70min;3).渗碳处理硬度控制在HRC25min;(FN-0205-105HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 29)3.密度7.0g/cm3 min 时:1).烧结态硬度控制在 HRB 65min;(FN-0205-30 烧结态硬度典型值为 HRB 69)2).渗碳处理硬度控制在HRC 30min;(FN-0205-130HT 渗碳处理硬度典型值为 HRC 33)★在图纸硬度一栏中注明硬度范围:如 HRB 40 min。
粉末冶金工艺在复杂零件制备中的应用粉末冶金工艺是一种重要的金属材料加工技术,通过将金属粉末压制成形,然后进行高温烧结,从而制造出各种复杂的零件。
粉末冶金工艺具有成本低、生产效率高、能耗低等优点,因此在复杂零件制备中有广泛的应用。
首先,粉末冶金工艺可以制备出具有复杂形状和内部结构的零件。
传统的加工方法可能会受到几何形状的限制,而粉末冶金工艺可以灵活地调整粉末的成型方式,从而制造出各种复杂形状的零件,如内孔、螺纹、齿轮等。
这些零件在一些特殊的工程领域中得到广泛应用,例如航空航天、汽车制造等。
其次,粉末冶金工艺可以制备出具有多种材料组成的零件。
在一些特殊的工程要求中,需要零件具有复合材料的特性,而传统的加工方法难以实现。
而粉末冶金工艺可以将不同材料的粉末混合在一起,并且可以通过控制烧结参数,使各种材料之间充分结合,从而制备出具有复合材料特性的零件。
再次,粉末冶金工艺可以制备出具有高精度和精细的表面特性的零件。
粉末冶金工艺可以通过控制粉末的尺寸和形状以及烧结参数等,使得零件的尺寸和形状精度高,表面粗糙度小,从而满足一些对零件的高精度要求。
同时,粉末冶金工艺还可以制备出具有特殊功能表面的零件,例如具有疏水、疏油、耐磨等特性的表面。
最后,粉末冶金工艺可以实现批量生产,并且可以高效利用材料。
粉末冶金工艺可以将金属粉末高效压制成形,同时可以通过粉末的再利用,减少材料的浪费。
由于粉末冶金工艺的工艺稳定性好,生产效率高,因此可以实现批量生产,满足大规模生产的需求。
总之,粉末冶金工艺在复杂零件制备中具有重要的应用价值。
通过粉末冶金工艺,可以制备出具有复杂形状和内部结构的零件,具有多种材料组成的零件,具有高精度和精细的表面特性的零件,并且可以实现批量生产并高效利用材料。
粉末冶金工艺的应用在提高零件质量和生产效率,推动工业发展等方面发挥着重要的作用。
粉末冶金工艺在复杂零件制备中的应用已经广泛涉及到各个领域,包括航空航天、汽车制造、机械加工等等。
粉末冶金材料的应用粉末冶金是一种重要的材料加工方法,它通过将金属或非金属粉末压制成所需形状,然后在高温下烧结或热处理,从而制造出各种精密的工程材料。
粉末冶金材料在各个领域都有广泛的应用,以下是一些典型的应用领域:1. 汽车工业:●引擎零件,如曲轴、连杆、气缸套等,常使用粉末冶金材料制造,因为它们具有高强度、轻量化和耐磨性等特点。
●制动系统中的金属基复合材料,用于提高制动性能和耐磨性。
2. 航空航天业:●航空发动机零件,如涡轮叶片、涡轮盘等,通常使用超合金粉末冶金材料制造,以承受高温和高压条件下的应力。
●航天器的结构组件,如火箭发动机零件、卫星零件等。
3. 医疗器械:●人工关节、牙科植入物和医用工具等医疗器械中,粉末冶金材料常用于制造耐腐蚀、生物相容性好的部件。
4. 电子和电气工程:●电子电路板上的金属化连接器、封装材料和导电粘合剂中常使用粉末冶金材料。
●用于磁性元件、电感器和传感器的软磁材料,如铁氧体粉末。
5. 工具和刀具:●刀片、铣刀、钻头、齿轮和锯片等切削工具常使用粉末冶金材料制造,因为它们具有高硬度、耐磨性和耐热性。
●硬质合金(碳化钨等)用于制造切削刀具。
6. 磁性材料:●用于电机、变压器、传感器和磁盘驱动器的永磁体材料。
●电感线圈和电子元件的软磁材料。
7. 能源产业:●用于太阳能电池和燃料电池的材料。
●用于储能系统中的电池材料。
总的来说,粉末冶金材料在制造业中发挥着重要作用,因为它们具有高度可控性、高精度和多种定制化特性,可以满足各种应用的要求。
由于粉末冶金材料的广泛适用性和优越性能,它们在现代工程和科学领域中扮演着不可或缺的角色。
粉末冶金齿轮引言粉末冶金是一种常用于制造高强度、高精度和复杂形状的金属零件的方法。
齿轮是粉末冶金应用领域的重要组成部分之一。
本文将介绍粉末冶金齿轮的制造工艺、优势以及应用领域。
制造工艺粉末冶金齿轮的制造工艺主要包括粉末制备、成型、烧结和后处理四个步骤。
下面将对每个步骤进行详细介绍。
1. 粉末制备粉末冶金齿轮的制备通常使用球磨机来对金属粉末进行球磨,以确保粉末的细度和均匀性。
球磨过程中,金属粉末与球磨介质在球磨罐中不断摩擦和碰撞,从而使金属粉末的颗粒尺寸逐渐减小。
一般来说,金属粉末的粒径在10-200微米之间。
2. 成型成型是指将粉末冶金齿轮所需的粉末填充到模具中,并施加压力来形成所需的形状。
成型方法通常包括冷压成型和注射成型两种。
•冷压成型是将金属粉末放入模具中,然后通过机械压力将粉末压实,得到所需形状的零件。
这种方法适用于制造密度较低的齿轮。
•注射成型是指将金属粉末与有机粘结剂混合后,注入到注射成型机中,通过高压将粉末注入模具中,然后经过固化和去除粘结剂,得到所需形状的零件。
3. 烧结在成型后,通过烧结过程,将填充在模具中的粉末在高温下进行烧结,使粉末颗粒之间发生扩散,相互结合,从而形成致密的零件。
烧结温度一般在金属材料的熔点以下进行,以保持粉末的形状稳定。
烧结后的零件具有较高的密度和机械强度。
4. 后处理烧结后的齿轮还需要进行加工和处理才能达到所需的精度和表面质量。
后处理工艺包括精加工、磨削、热处理和表面处理等。
精加工和磨削可以使齿轮的尺寸和形状更精确;热处理可以提高齿轮的硬度和耐磨性;表面处理可以增加齿轮的表面硬度和耐腐蚀性。
优势粉末冶金齿轮相比于传统制造齿轮的方法具有很多优势。
下面将列举几个主要的优势。
1.高精度:粉末冶金齿轮的制造工艺可以实现高精度的生产,使齿轮的尺寸和形状更加精确,从而提高传动效率和使用寿命。
2.复杂形状:粉末冶金齿轮能够制造出类似于内齿轮、螺旋齿轮等复杂形状的零件,满足各种特殊应用场景的需要。
粉末冶金工艺在生产中的应用
粉末冶金工艺是一种利用金属或非金属粉末作为原料,通过成型和烧结等工艺制造零部件的方法。
在工业生产中,粉末冶金工艺被广泛应用于制造各种金属零部件,具有许多独特的优势和特点。
粉末冶金工艺可以实现材料的高效利用。
在传统的加工方法中,通常需要大量的原材料来制造零部件,而粉末冶金工艺可以将原材料直接制成粉末,避免了材料的浪费。
此外,粉末冶金工艺还可以实现材料的高纯度和均匀性,提高了零部件的质量和性能。
粉末冶金工艺可以制造复杂形状的零部件。
由于粉末可以在成型过程中填充到任何形状的模具中,并且可以在高温下烧结成固体,因此粉末冶金工艺可以制造出各种复杂形状的零部件,包括内部结构复杂的零部件,这是传统加工方法无法实现的。
粉末冶金工艺还可以实现批量生产,提高生产效率。
在粉末冶金工艺中,可以通过一次成型和一次烧结来制造大量相同或类似的零部件,避免了传统加工方法中需要逐个加工的繁琐过程,大大提高了生产效率。
粉末冶金工艺还可以制造具有特殊性能的材料。
通过粉末冶金工艺可以制备出各种合金材料,包括高强度、耐磨、耐腐蚀等特殊性能的材料,满足了不同领域对材料性能的需求。
总的来说,粉末冶金工艺在工业生产中具有广泛的应用前景。
随着
科技的不断进步和工艺的不断完善,粉末冶金工艺将更好地满足各种行业对高质量、高效率、特殊性能材料的需求,推动着工业制造的发展。
粉末冶金工艺在生产中的应用具有独特优势,为各行业提供了更多可能性。
随着工艺的不断创新和完善,相信粉末冶金工艺将在未来得到更广泛的应用,并为工业生产带来更多的发展机遇。
粉末冶金螺旋齿轮成形工艺
粉末冶金螺旋齿轮成形工艺主要包括粉末制备、混合、压制、烧结和加工等环节。
具体流程如下:
1. 粉末制备:采用化学法或机械法等方法制备金属粉末,以保证粉末的纯度和均匀性。
2. 混合:将所需金属粉末按比例混合,一般采用球磨机或高速搅拌器等设备进行混合,以使各种金属粉末充分混合均匀。
3. 压制:将混合好的金属粉末装入模具中,通过等静压或注射成形等方式将金属粉末压制成所需形状的基体,并在基体上留下齿轮的齿形。
4. 烧结:经过压制后的金属基体需要进行烧结处理,即将金属基体放入高温炉中,在一定温度下进行烧结,使金属粉末颗粒形成致密的金属结构,增强其力学性能。
5. 加工:经过烧结处理后的金属基体需要进行进一步的加工,包括车削、磨削、齿轮切削等操作,以使其达到所需的精度和表面质量。
在以上工艺中,压制和烧结是最关键的环节。
通过不同的压制方式和烧结条件,可以获得不同性能的螺旋齿轮。
压制时需要控制压力、温度和时间等参数,以确保金属粉末充分填充模具,并保证形成的基体密度和强度。
烧结时需要控制温度和气氛等条件,以确保金属粉末颗粒间的结合力达到理想的水平。
综上所述,粉末冶金螺旋齿轮的成形工艺是一个复杂的过程,需要对各个环节进行精密控制,以获得高质量的产品。
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粉末冶金新技术在烧结齿轮中的应用
烧结齿轮的性能与粉末冶金工艺密切相关,不同工艺和技术路线生产的齿轮,性能差异很大,而粉末冶金技术的发展促进了烧结齿轮性能的提高和尺寸的稳定。
文章作者根据其多年从事粉末冶金齿轮生产与科研的实践经验分析和评述了近年来发展起来的温压成形、高速成形、烧结硬化、高温烧结、熔渗和齿轮表面致密化等技术及其在齿轮制造中的应用,采用温压成形、高速成形、烧结硬化、高温烧结或溶渗等新技术配合表面数字化,可望同时实现高密度、低成本和高精度的齿轮生产。
作为传动系统重要零件的齿轮,一般都是通过机械加工法制成的。
但是随着汽车工业的发展,对齿轮等零件的要求越来越高,在成本、交货日期和噪音等方面机加工齿轮难以满足要求;而粉末冶金则是项能制造形状复杂零件的技术,可以节料、节能、省工、优质,适合大批量生产,能满足汽车工业对零部件的要求。
因此,粉末冶金工业与汽车工业密切相关。
在美国,铁基粉末冶金零件的市场有70%以上属于汽车市场;而在国内,远未达到这个比例,据中国机协粉末冶金专业委员会2004年3月的统计,国内粉末冶金行业的汽车市场仅占19%。
对于汽车和其他工业而言,粉末冶金是生产高强度和形状复杂齿轮的有效工艺。
目前,通过使用高性能的粉末成形、烧结和特殊的后加工,粉末冶金工艺已经可以生产出密度超过7.5 g/cm3的齿轮。
这些技术的使用,已经成功地替代了机加工或其他方法加工的零件。
粉末冶金工艺的成功,使机械工程师设计高性能和较低成本的零件成为可能。
目前在汽车上使用的齿轮零件有同步器齿毂、离合器齿毂等,随着汽车工业的发展,必将对粉末冶金工业提出更高的要求。
本文将从粉末冶金材料工艺和齿轮表面致密化等方面探讨粉末冶金工业的最新进展及其在齿轮生产中的应用,为机械工程师在设计齿轮时提供参考。
齿轮作为重要的传动零件,在汽车上起着关键的作用。
齿轮的密度、硬度等与材料的性能及制备工艺息息相关。
先进的压形技术提高了粉末压坯的密度,改进了粉末冶金制品的性能;同时,零件的尺寸精度可以获得提高,形状也可以更加复杂。
温压技术的致密化主要通过在温压温度下铁粉颗粒的加工硬化速率降低和程度减轻,以及铁粉颗粒塑性变形阻力减小来实现的。
此外,在成形过程中的颗粒重新排列,也可以使密度提高D]。
目前已经制备出抗拉强度达1 500 MPa的烧结铁基零件。
Ford汽车公司已将质量达1.2 kg的温压流体变速涡轮毂用在发动机上。
温压工艺的关键在于以较低的成本制造出高性能的铁基粉末冶金零件,为汽车的零部件在性能与成本之间找到一个较佳的结合点。
温压的优势在于:压坯密度和烧结密度高,压坯强度高,脱模压力低,弹性后效小。
瑞典开发了高速压制的工艺。
这种工艺的开发使高密度和超过5 kg的大型粉末冶金零件的开发成为可能,它使粉末能在20 ms以内被压缩,而且在300 ms内多次压制还可以进一步提高密度。
高速压制作为大批量的生产方法可以突破目前粉末冶金的局限性。
传统压制成形要求高的成形压力,而成形压力又受到压机吨位的限制,高速压制则不受此限制。
基于预合金化和扩散合金化的粉末密度可以达到7.4~7.7g/cm3,这种新型的制造技术最近引入到了粉末冶金行业。
高速压制的致密化主要通过由液压控制的冲锤产生的强烈冲击波来实现,冲锤的质量和压制时的速度决定了冲击功的大小和致密化程度。
由于采用液压控制,安全性能较高。
通过合适的工艺控制,可以避免非轴向的反弹引起压坯的微观缺陷。
烧结硬化是将粉末冶金的烧结与提高材料性能的淬火热处理工序合二为一,以降低成本。
烧结硬化工艺可以省去烧结后热处理工序,同时可以获得高强度和高硬度的性能,从而降低生产成本。
此外,淬火时会产生高的残余内应力并且使零件发生变形,给控制零件尺寸公差带来困难。
烧结硬化工艺,由于烧结后的冷却速度远低于淬火的冷却速度,因而可以使变形减少到最小。
因此烧结硬化工艺适用于难以处理的大型以及形状复杂的零件。
烧结硬化钢一般用来制造中高密度零件。
一般情况下,烧结硬化铁粉的主要合金元素有钼、锰、铬、
铜和镍等。
含有这些合金元素的材料具有足够高的淬透性,在烧结冷却期间能够淬硬。
烧结硬化后合金金相组织多为马氏体,此外还有少量的细珠光体、贝氏体和残余奥氏体;根据烧结温度和时间的不同,可能还有少量的富镍区。
根据烧结的实际条件和零件的具体要求,适当调配化学成分,在冷却后可以得到要求的硬度和性能。
目前已经有大量的烧结硬化齿轮开始应用于汽车等传动机构上。
与传统的工艺相比,它降低了生产成本,但是没有降低任何使用性能。
这些齿轮的尺寸精度高,噪音低,强度高,耐磨性和耐腐蚀好。
宁波东睦(NBTM)公司的齿轮(见图3),通过烧结硬化,密度大于7.0 g/cm3,经过回火处理后硬度大于HRC40。
与传统方法相比成本降低1O%,且减小了淬火变形的危险。
高温烧结是提高强度的一项重要措施。
通过高温烧结,可以使一部分氧化物还原、提高原子的扩散速率和增加成分均匀性,可以使孔隙充分球化和孔隙间距更大(见图4),适合于新型粉末冶金材料例如高速钢、不锈钢和高温合金等。
这样,可提高零件的密度、机械性能、轴向/旋转弯曲疲劳强度、耐蚀性和物理性能。
熔渗是在烧结过程中将其他材料(对于铁基烧结件而言主要是铜)熔化并在毛细管和重力的作用下渗入烧结坯内,以提高零件的密度和性能。
一般情况下,原材料费用较高,熔渗时铜向骨架基体中扩散和生成大量液相,尺寸变化较大。
粉末冶金工艺生产的齿轮具有良好的力学性能、尺寸精度和表面粗糙度,且适用于大批量生产,因而具有良好的性价比,这是烧结齿轮能赢得汽车工业认可的重要原因。
由于粉末冶金传统工艺技术的限制,烧结齿轮密度较低,影响了齿轮的性能。
温压成形、高速成形、烧结硬化、高温烧结、熔渗、HVC粉末成形和齿轮表面致密化等技术在烧结齿轮中的应用解决了密度较低、尺寸精度和力学性能达不到规定要求的问题。
从目前的技术发展来看,烧结齿轮要达到全致密不存在技术障碍,尺寸变化也完全可以达到可控的程度。
但是成本也是考虑烧结齿轮的一个重要因素。
生产烧结齿轮真正困难的是同时达到高密度、低成本和高精度。