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1序言粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金材料是用粉末冶金工艺制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。
随着对新材料应用的不断探究，航空发动机齿轮类零件越来越多地采用粉末冶金材料。
但是，由于粉末冶金材料特殊的成形方法及材料本身所具有的特殊性能，因此使得在磨齿时会出现尺寸不稳定、烧伤等现象。
高精度齿轮精度要求在国标4~5级时，只能用磨齿、玷齿的方法来保证其加工精度。
大模数齿轮（模数m≥5）磨齿时，齿根转接处和根径烧伤十分严重。
2零件及材料性能分析图1所示齿轮零件加工要求：模数=6、齿数=11、压力角=28。
、齿圈径向圆跳动公差二0.028mm、公法线长度变动量公差=0.02mm、齿距极限偏差=±0.011mm、齿形总偏差=0.01mm、齿向偏差=0.0Imm以及单个齿距偏差二0.008mm,达到了5级精度，属于高精度大模数齿轮，在加工中必须依靠磨齿来保证最终精度。
图1齿轮零件示意该零件模数虽较大，但只有11个齿，属于根切齿轮。
零件的变位系数为O,没有变位，这就意味着在零件的齿根转接处会形成很大的转接半径R及内凹，在成形磨齿加工中，齿根转接处的散热性较差，容易产生烧伤。
另外，在磨齿过程中由于模数较大，因而砂轮与齿面的接触面积也较大，散热受阻，严重影响了齿轮加工精度。
零件材料为AHPIOV粉末冶金高钢工具钢材料中碳化物多,在渗氮处理后，其硬度高达65~70HRC材料耐磨性高,其多孔性及高硬度直接影响了磨齿精度。
3磨齿时齿根转接处烧伤分析经多次实际加工发现，此种大模数少齿数粉末冶金齿轮磨齿时，烧伤大多发生在齿根转接处，分析其原因，主要有以下几个方面。
1）粉末冶金材料本身具有难磨削性，渗氮处理后，其硬度高达65~70HRC,高硬度使得材料磨削困难。
2)由于模数大、齿数少以及没有变位，因而齿轮本身就会有严重的根切，在齿根转接处会产生内凹，这样一来，磨齿时就会在转接处积累大量的磨削热，导致散热性不好。
粉末冶金法制作齿轮专业报告姓名：侯立民学院：材料科学与工程班级：10届焊接1班时间：2012年05月01日内容提要本学习报告主要介绍了齿轮，粉末冶金法，及粉末冶金加工齿轮的特点。
介绍学习齿轮的构造，粉末冶金法的原理，粉末冶金法制作齿轮的优点。
了解掌握工厂生产中的粉末冶金法的特性。
第一章：粉末冶金法选自(粉末冶金论坛）；第二章：齿轮选自（维基百科）；第三章：粉末冶金法制齿轮选自（生意社和百度词汇）；工艺流程选自（机械社）；目录第一章粉末冶金法的概述 (3)1.1 定义 (3)1.2 特点 (3)1.3 生产过程 (3)第二章齿轮的概述 (4)2.1 齿轮的定义 (4)2.2 齿轮的材料 (4)2.3 齿轮的主要参数 (5)2.4 齿轮的展望 (6)第三章粉末冶金法论述 (7)3.1 制作齿轮的方法 (7)3.2 粉末冶金齿轮的种类和应用 (7)3.3 粉末冶金齿轮的特点 (7)3.4 粉末冶金法工艺流程（简易） (9)3.5 粉末冶金法的发展前景 (10)总结 (10)第一章：粉末冶金法1.1粉末冶金的定义：粉末冶金粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
1.2特点：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。
运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。
（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。
在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。
粉末锻造成型工艺是一种利用金属粉末进行成型的工艺。
其主要过程包括以下几个步骤：
1. 原料准备：选择适当的金属粉末作为原料，并根据产品要求进行筛选和混合。
通常会添加一定量的润滑剂和增塑剂，以提高粉末的流动性和成型性能。
2. 压制成型：将混合好的金属粉末放入特制的模具中，然后通过压力机进行压制。
压制过程中，金属粉末会被紧密地压实，形成一定形状的坯料。
3. 粉末预处理：压制成型后的坯料通常会进行一定的预处理，包括去除润滑剂和增塑剂，以及进行退火处理，以提高坯料的力学性能和成形性能。
4. 粉末锻造：将经过预处理的坯料放入特制的锻造模具中，然后通过锻造机进行锻造。
锻造过程中，坯料会受到一定的压力和温度作用，使其发生塑性变形，最终形成所需的产品形状。
5. 后处理：锻造成型后的产品通常需要进行一定的后处理，包括除去表面的氧化物和污染物，以及进行热处理、机械加工和表面处理等，以提高产品的性能和外观质量。
总的来说，粉末锻造成型工艺是一种将金属粉末通过压制和锻造等工艺步骤，以实现金属材料成型的工艺。
它可以制造出复杂形状的零件，并具有高精度、高强度和良好的表面质量等优点，因此在航空航天、汽车、机械等领域有广泛的应用。
齿轮类零件加工工艺分析及夹具设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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齿轮冷精锻成形工艺的研究
齿轮冷精锻成形工艺是一种通过应用高压冷精锻技术来制造齿轮的方法。
传统的齿轮制造工艺通常涉及热处理和机械加工等步骤，而冷精锻成形工艺则将这些步骤合并在一起，从而提高制造效率和质量。
该工艺的研究主要集中在以下几个方面：
1.材料选择：选择适合冷精锻成形的材料是研究的重点之一。
通常选择具有优异塑性和变形能力的金属材料，如不锈钢、铝合金等。
2.冷精锻成形过程：研究冷精锻成形的工艺参数，如应力、应变、温度等，以优化成形过程，提高成形质量和效率。
3.模具设计：模具的设计对于齿轮冷精锻成形工艺至关重要。
研究者需要设计具有合适形状和尺寸的模具，以确保齿轮的精确度和质量。
4.成形质量评估：研究齿轮冷精锻成形工艺的成形质量评估方法，包括齿轮的尺寸精度、表面质量和力学性能等方面。
这可以通过实验和数值模拟等方法进行。
通过这些研究，可以进一步提高齿轮冷精锻成形工艺的效率和精度，促进工业生产的发展。
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。
粉末冶金齿轮生产工艺
粉末冶金是一种通过将金属粉末压制成形，然后在高温下烧结成实体产品的制造工艺。
对于齿轮的生产，粉末冶金技术具有很多优势，比如可以制造复杂形状的齿轮，材料利用率高，成本较低等。
粉末冶金齿轮生产工艺的主要步骤如下：
1. 原料制备：首先选择适合的金属粉末作为原料，通常选择的是高纯度的金属粉末，并经过特殊处理，例如球磨、混合等操作，以达到要求的物理和化学性能。
2. 模具设计：根据所需齿轮的形状和尺寸，设计相应的模具。
模具通常由两部分组成，上下两个模具。
上模与下模之间可以容纳适量的金属粉末。
3. 粉末压制：将预先制备好的金属粉末放置在模具中，然后利用压力将金属粉末压缩成固体状态。
这一步骤通常使用冷压或热压的方法进行，以确保粉末颗粒之间能够紧密结合。
4. 烧结处理：经过压制后的金属粉末被送入烧结炉中进行加热处理。
在高温下，金属粉末颗粒之间发生扩散与结合，从而形成致密的金属结构。
烧结过程中还可以通过调控加热速率和温度来控制齿轮的性能和密度。
5. 成品处理：经过烧结后的齿轮已经形成，但通常还需要进行一些后续处理来改善其性能。
这些处理包括热处理，例如调质
和表面处理等。
这些处理能够提高齿轮的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
6. 检验与质量控制：最后，通过对成品齿轮进行各种检验和测试，确保其满足要求的尺寸和质量标准。
常见的测试方法包括硬度测试、拉伸测试、冲击测试和金相分析等。
通过以上工艺步骤，粉末冶金技术可以生产出高质量、复杂形状的齿轮产品。
这种工艺具有成本低、材料利用率高、可制造大批量产品的优势，因此在齿轮制造行业得到了广泛应用。
齿轮的锻造工艺与模具设计1. 引言齿轮是一种常用的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮的制造过程中，锻造工艺和模具设计起着至关重要的作用。
本文将介绍齿轮的锻造工艺和模具设计，以提供相关行业从业人员的参考。
2. 齿轮的锻造工艺2.1 锻造工艺概述齿轮的锻造是通过对金属材料进行加热、变形和冷却等工艺过程，使金属材料在模具中得到所需形状的一种制造方法。
常用的齿轮锻造工艺包括拉锻、横轴滚锻和模锻等。
2.2 拉锻工艺拉锻是将金属材料通过拉伸力和模具的作用，使材料在模具中得到所需形状的一种锻造工艺。
拉锻过程中，材料会产生变形和流动，从而使齿轮的形状得以实现。
在拉锻工艺中，需要考虑锻件的形状、温度、拉伸速度等因素。
2.3 横轴滚锻工艺横轴滚锻是通过滚轮对金属材料进行滚动压制，使材料在模具中得到所需形状的一种锻造工艺。
横轴滚锻具有加工效率高、成形精度高的特点。
在横轴滚锻工艺中，需要考虑滚动压力、滚动速度、模具形状等因素。
2.4 模锻工艺模锻是通过将金属材料放入模具中，在高温高压下使材料在模具中得到所需形状的一种锻造工艺。
模锻具有成形精度高、材料利用率高的特点。
在模锻工艺中，需要考虑材料的温度、压力、模具的形状等因素。
3. 齿轮模具的设计3.1 模具设计概述齿轮模具是用于制造齿轮的工具，其设计要素包括模具结构、模具材料、模具加工精度等。
合理的模具设计能够提高齿轮的制造效率和质量。
3.2 模具结构设计齿轮模具的结构设计需要考虑齿轮的尺寸、齿数、齿轮毛坯形状等因素。
常用的齿轮模具结构包括开放式模具、闭合式模具、半开式模具等。
3.3 模具材料选择齿轮模具的材料选择需要考虑模具的工作条件、耐磨性、热传导性等因素。
常用的齿轮模具材料包括工具钢、硬质合金等。
3.4 模具加工精度齿轮模具的加工精度对于齿轮的制造精度有着重要影响。
模具的加工精度包括尺寸精度、形位精度等。
4. 结论本文介绍了齿轮的锻造工艺与模具设计。
齿轮的锻造工艺包括拉锻、横轴滚锻和模锻等，这些工艺能够满足不同形状的齿轮需求。
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。
典型齿轮零件加工工艺分析圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。
下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。
一、普通精度齿轮加工工艺分析（一）工艺过程分析图示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表1。
从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
双联齿轮加工工艺过程加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。
由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。
在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。
第二阶段是齿形的加工。
对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。
对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。
应予以特别注意。
加工的第三阶段是热处理阶段。
在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。
加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。
这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。
在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。
以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。
（二）定位基准的确定定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。
齿轮零件粉末锻造成型工艺分析张安民摘要：由于粉末锻造传统工艺技术的限制, 成型加工齿轮密度较低, 影响了齿轮的性能。
温压成形、高速成形、成型加工硬化、高温成型加工、熔渗、HVC 粉末成形和齿轮表面致密化等技术在成型加工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, 成型加工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。
但是成本也是考虑成型加工齿轮的一个重要因素。
生产成型加工齿轮真正困难的是同时达到高密度、低成本和高精度。
成型加工齿轮的性能与粉末锻造工艺密切相关, 不同工艺和技术路线生产的齿轮, 性能差异很大, 而粉末锻造技术的发展促进了成型加工齿轮性能的提高和尺寸的稳定。
近年来发展起来的温压成形、高速成形、成型加工硬化、高温成型加工、熔渗和齿轮表面致密化等技术及其在齿轮制造中的应用可望同时实现高密度、低成本和高精度的齿轮生产。
在成本、交货日期和噪音等方面机加工齿轮难以满足要求; 而粉末冶金零件的基本市场是汽车产业，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, 。
?适合大批量生产, 能满足汽车工业对零部件的要求。
因此年3月的统计,国内粉末锻造行业的汽车市场仅占19%。
对于汽车和其他工业而言, 粉末锻造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、成型加工和特殊的后加工, 粉末锻造工艺已经可以生产出密度超过7.5g/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。
粉末锻造工艺的成功, 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, 必将对粉末锻造工业提出更高的要求。
关键词：粉末；锻造；齿轮；成型工艺前言据统计，2007年全球汽车产量为7307.2万辆，比前一年增加了5.1%，排在前5位的依次是日本、美国、中国、德国、韩国，印度位列第10。
日本连续两年占据首位，达1159.6万辆，占全球产量的15.87%。
销量亚军为美国，达1075.1万辆，同比减少4.5%；第三位是中国，产量达888.2万辆，同比增加22%，占全球总量的12.16%。
目前中国与印度人口合计约23亿，而注册车辆为3920辆，平均每百人仅为1.7辆。
据预测，今后40年，发达国家的注册车辆将增加约1倍，可能超过10亿辆，而发展中国家，特别是东南亚国家，轿车的注册与生产的发展速度可能非常快。
根据美国能源部的资料，2050年发展中国家轿车的注册数量可能会增加到25亿辆。
粉末冶金产业包括金属粉末、金属粉末制品及粉末冶金生产设备制造企业。
齿轮零件粉末锻造目前的形势从20世纪80年代，中国（大陆）改革放以来，经济发展日新月异，家电、汽车等产业的快速发展，不仅带动了中国（大陆）粉末冶金零件产业的发展，而且，使粉末冶金零件产业成为世界粉末冶金界关注的焦点之一。
进入21世纪以来，亚洲地区粉末冶金汽车零件（包括摩托车零件）生产的发展趋势。
可看出，亚洲地区粉末冶金汽车零件（包括摩托车零件）的生产普遍呈上升态势，增长最的是新加坡。
汽车零件在粉末冶金零件总产量中所占比率（2006）最高者是日本，高达91%，其次是韩国（86%），中国（大陆）（53%）。
汽车零件（包括摩托车零件）在粉末冶金零件总产量中所占比率，在一定程度上，反映了该地区粉末冶金零件的生产技术水平。
粉末锻造成型技术能够将此行业的生产能力提升很高一个层次。
齿轮粉末锻造成型工艺，粉末锻造工艺粉末锻造通常是指将粉末烧结的预成形坯经加热后，在闭式模中锻造成零件的成形工艺方法。
它是将传统粉末冶金和精密锻造结合起来的一种新工艺，并兼两者的优点。
可以制取密度接近材料理论密度的粉末锻件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺点。
使粉末锻件的某些物理和力学性能达到甚至超过普通锻件的水平，同时，又保持了普通粉末冶金少屑、无屑工艺的优点。
通过合理设计预成形坯和实行少、无飞边锻造，具有成形精确，材料利用率高，锻造能量消耗少等特点。
粉末锻造的目的是把粉末预成形坯锻造成致密的零件。
1.粉末分析及锻造原理目前，常用的粉末锻造方法有粉末冷锻、锻造烧结、烧结锻造、和粉末锻造几种，粉末锻造在许多领域中得到了应用。
特别是在汽车制造业中的应用更为突出。
原理：利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。
锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压。
锻造是机械制造中常用的成形方法。
通过锻造能消除金属的铸态疏松，焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。
机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。
坯料在压力下产生的变形基本不受外部限制的称自由锻，也称开式锻造。
其他锻造方法的坯料变形都受到模具的限制，称为闭模式锻造。
成形轧制、辊锻、辗扩等的成形工具与坯料之间有相对的旋转运动，对坯料进行逐点、渐近的加压和成形，故又称为旋转锻造。
锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。
材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。
金属粉末：经压制和烧结成的粉末冶金预制坯在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。
锻件粉末接近于一般模锻件7.8 克／立方厘米的密度，具有良好的机械性能，并且精度高，可减少后续的切削加工。
粉末锻件内部组织均匀，没有偏析，可用于制造小型齿轮等工件。
但粉末的价格远高于一般棒材的价格，在生产中的应用受到一定限制。
2. 粉末锻造新技术在成型加工齿轮中的应用整体锻造过程：装粉——填充粉——粉末封压——粉末压制——压胚脱落——压胚导走——装粉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, 改进了粉末锻造制品的性能; 同时, 零件的尺寸精度可以获得提高, 形状也可以更加复杂。
下面首先讨论粉末锻造新工艺及其对齿轮的影响。
2.1 粉末锻造齿轮的高速压制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的大型粉末锻造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锻造的局限性。
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7.4～7.7 g/cm3, 这种新型的制造技术最近引入到了粉末锻造行业。
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。
对于高速压制, 进行多次压制是可能的, 而传统压机在第一次压制后的重复压制密度不会显著增加。
因为4 kJ的冲击功与2次2 kJ的冲击功, 其压制密度是相同的。
因此, 可以采用中等压机经多次压制达到高密度。
多次冲击压制也可以快速完成,因为每次冲击的间隔时间小于300 ms。
这种压机可以用计算机精确控制冲锤的行程和冲击功, 由其压制的零件生产工艺与传统的成形工艺大体一致。
传统粉末压坯的密度呈中间低、两端高的分布, 这样易造成成型加工后中部收缩过大而影响零件的尺寸精度。
而高速压制的零件, 密度分布则较为均匀。
成型加工后中部与端部尺寸相差将会较小, 这样将改善零件尺寸的一致性。
高速成形如果再与其他工艺相结合, 则材料的性能将会大幅提高。
含碳0.4%的ASTALOY CrM 预合金化粉末经高速压制后的压坯密度达7.5 g/cm3 , 经1250℃高温成型加工后抗拉强度达到1220 MPa , 经1120 ℃成型加工硬化处理后抗拉强度为1380 MPa。
由此可见高速压制的零件, 其性能达到了一个较高的水平。
高速压制作为介于传统粉末成形和粉末锻造之间的工艺, 其优势是明显的。
由于具有良好的性价比, 应用范围比较广泛。
具体而言, 其优势有: 较高的且分布均匀的密度, 高生产率, 可以生产几公斤的大零件, 较小的弹性后效和较高的精度, 可以生产长径比较大的零件(长径比可达6. 0) 。
高速压制技术目前尚在不断开发之中, 在开发的初期仅仅能成形没有台阶的直桶类简单零件,而现在已经开发出了能成形一个台阶的较复杂零件。
但是对于其他形状更复杂的零件目前尚不能生产, 这也是高速压制技术受到局限的重要原因。
2.2 齿轮成型加工硬化成型加工硬化是将粉末锻造的成型加工与提高材料性能的淬火热处理工序合二为一, 以降低成本。
成型加工硬化工艺可以省去成型加工后热处理工序, 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。
成型加工硬化工艺, 由于成型加工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。
因此成型加工硬化工艺适用于难以处理的大型以及形状复杂的零件。
成型加工硬化钢一般用来制造中高密度零件。
一般情况下, 成型加工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, 在成型加工冷却期间能够淬硬。
成型加工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; 根据成型加工温度和时间的不同, 可能还有少量的富镍区。
根据成型加工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。
据文献报道, 目前已经有大量的成型加工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(NB TM) 公司的齿轮, 通过成型加工硬化, 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10 %, 且减小了淬火变形的危险。
2.3 高温成型加工高温成型加工是提高强度的一项重要措施。
通过高温成型加工, 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, 适合于新型粉末锻造材料例如高速钢、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。
但是, 也存在一些弊端, 例如设备损耗加大、能耗增加、炉子维护成本增加、生产率降低、零件变形加大、零件的同轴度降低、低冷却速率以及其他工艺问题。
