Piezas prensadas de metalurgia de polvos de engranajes

Descripción del Producto

Como parte importante de la transmisión, los engranajes juegan un papel clave en los automóviles. La densidad y dureza del engranaje están estrechamente relacionadas con el rendimiento del material y el proceso de preparación. La tecnología de compactación avanzada aumenta la densidad de los polvos compactos y mejora el rendimiento de los productos de pulvimetalurgia; Al mismo tiempo, la precisión dimensional de las piezas prensadas de metalurgia de polvo de engranajes se puede mejorar y la forma puede ser más compleja. A continuación se analiza en primer lugar el nuevo proceso de pulvimetalurgia y su impacto en los engranajes.

1. 1 Formado por compresión en caliente

La tecnología de prensado en caliente es una nueva tecnología de formación de matrices rígidas desarrollada en la década de 1990 y aplicada industrialmente para fabricar piezas pulvimetalúrgicas a base de hierro de alta resistencia. Esta tecnología no solo mantiene las características básicas de alta productividad y alta precisión dimensional del proceso de moldeo tradicional, sino que también aumenta la densidad de las piezas (7.20-7.35g/cm3) a un menor costo. Debido al aumento en la densidad de las piezas, sus propiedades mecánicas integrales se han mejorado considerablemente y el ámbito de aplicación se ha expandido rápidamente, creando condiciones para aprovechar al máximo las ventajas técnicas de la pulvimetalurgia.

La densificación de la tecnología de prensado en caliente se logra principalmente reduciendo la tasa de endurecimiento por trabajo y el grado de las partículas de polvo de hierro a la temperatura de prensado en caliente y reduciendo la resistencia a la deformación plástica de las partículas de polvo de hierro. Además, la reorganización de las partículas durante el proceso de formación también puede aumentar la densidad. Hasta ahora se han preparado piezas a base de hierro sinterizado con una resistencia a la tracción de 1500 MPa. Ford Motor Company ha utilizado un cubo de turbina de velocidad variable de fluido termobárico con una masa de 1,2 kg en el motor. La clave del proceso de prensado en caliente es fabricar piezas pulvimetalúrgicas a base de hierro de alto rendimiento a un costo menor y encontrar un mejor punto de combinación entre rendimiento y costo para las piezas de automóviles. Las ventajas del prensado en caliente son: alta densidad en verde y densidad sinterizada, alta resistencia en verde, baja presión de desmoldeo y pequeño efecto secundario elástico.

1. 2 prensado de alta velocidad

Suecia desarrolló un proceso de prensado de alta velocidad. El desarrollo de este proceso hace posible el desarrollo de piezas pulvimetalúrgicas de alta densidad y gran escala que superan los 5 kg. Permite que el polvo se comprima en 20 ms, y la densidad se puede aumentar aún más mediante múltiples compresiones en 300 ms. Como método de producción en masa, el prensado de alta velocidad puede superar las limitaciones de la pulvimetalurgia actual. El conformado en prensa tradicional requiere una alta presión de conformado, y la presión de conformado está limitada por el tonelaje de la prensa, mientras que el prensado a alta velocidad no está sujeto a esta limitación. La densidad del polvo basada en la aleación previa y la aleación por difusión puede alcanzar los 7.4-7.7g/cm3. Esta nueva tecnología de fabricación se ha introducido recientemente en la industria de la pulvimetalurgia. La densificación del prensado de alta velocidad se realiza principalmente por la fuerte onda de choque generada por el martillo controlado hidráulicamente. La masa del martillo y la velocidad de prensado determinan la magnitud de la energía de impacto y el grado de densificación. Debido al control hidráulico, el rendimiento de seguridad es alto. A través de un control de proceso adecuado, la recuperación elástica no axial puede evitar los defectos microscópicos del compacto verde. Para el prensado de alta velocidad, es posible realizar prensados ​​múltiples sin un aumento significativo en la densidad de prensados ​​repetidos después del primer prensado con prensas convencionales. Debido a que la energía de impacto de 4kJ es la misma que la energía de dos impactos de 2kJ, la densidad de prensado es la misma. Por lo tanto, se puede utilizar una prensa mediana para lograr una alta densidad a través de múltiples prensados. La supresión de descargas múltiples también se puede realizar rápidamente porque el intervalo de tiempo entre cada descarga es inferior a 300 ms. Este tipo de prensa puede usar la computadora para controlar con precisión el golpe y la energía de impacto del martillo, y el proceso de producción de las piezas prensadas es básicamente el mismo que el proceso de formación tradicional.

La densidad de los compactos de polvo tradicionales es baja en el medio y alta en ambos extremos, lo que puede provocar fácilmente una contracción excesiva en el medio después de la sinterización y afectar la precisión dimensional de las piezas. Las piezas prensadas a alta velocidad tienen una distribución de densidad más uniforme. Después de la sinterización, la diferencia de tamaño entre la parte central y la final será menor, lo que mejorará la consistencia del tamaño de la pieza. Si la formación de alta velocidad se combina con otros procesos, el rendimiento de los materiales mejorará considerablemente. La densidad del polvo prealeado ASTALOY CrM con un contenido de carbono de 0.4 por ciento puede alcanzar los 7,5 g/cm3 después del prensado a alta velocidad, y la resistencia a la tracción puede alcanzar los 1220 MPa después de la alta temperatura. sinterización a 1250 grados, y la resistencia a la tracción puede alcanzar 1380 después de la sinterización y el endurecimiento a 1120 grados. MPa. Se puede ver que el rendimiento de las piezas prensadas a alta velocidad ha alcanzado un nivel superior. Como proceso entre la formación de polvo tradicional y la forja de polvo, el prensado de alta velocidad tiene ventajas obvias. Debido a su buen rendimiento económico, tiene una amplia gama de aplicaciones. Específicamente, sus ventajas son: densidad alta y distribuida uniformemente, alta productividad, se pueden producir piezas grandes de varios kilogramos, pequeños efectos secundarios elásticos y alta precisión, y se pueden producir piezas con longitud y diámetro relativamente grandes (relación de diámetro largo de hasta 6,0) . La tecnología de prensado de alta velocidad aún se encuentra en continuo desarrollo. En la etapa inicial de desarrollo, solo puede formar piezas simples, como barriles rectos sin escalones, pero ahora ha desarrollado piezas más complejas que pueden formar un escalón. Sin embargo, actualmente no se pueden producir otras piezas con formas más complejas, lo que también es una razón importante por la que la tecnología de prensado de alta velocidad es limitada.

1.3 Endurecimiento sinterizado

El endurecimiento por sinterización es la combinación de la sinterización por pulvimetalurgia y el proceso de tratamiento térmico de enfriamiento rápido para mejorar las propiedades del material y reducir los costos. El proceso de endurecimiento por sinterización puede ahorrar el proceso de tratamiento térmico posterior a la sinterización y, al mismo tiempo, puede obtener propiedades de alta resistencia y dureza, lo que reduce los costos de producción. Además, se generarán tensiones internas residuales elevadas durante el templado y las piezas se deformarán, lo que dificultará el control de la tolerancia dimensional de las piezas. En el proceso de endurecimiento por sinterización, dado que la velocidad de enfriamiento después de la sinterización es mucho más baja que la del templado, la deformación puede minimizarse. Por lo tanto, el proceso de endurecimiento por sinterización es adecuado para piezas grandes y de formas complejas que son difíciles de manipular. Los aceros templados sinterizados se utilizan generalmente para fabricar piezas de densidad media a alta. En general, los principales elementos de aleación del polvo de hierro endurecido sinterizado son molibdeno, manganeso, cromo, cobre y níquel. Los materiales que contienen estos elementos de aleación tienen una templabilidad suficientemente alta para endurecerse durante el enfriamiento de la sinterización. Después de la sinterización y el endurecimiento, la estructura metalográfica de la aleación es mayoritariamente martensítica, además de una pequeña cantidad de perlita fina, bainita y austenita retenida; dependiendo de la temperatura y el tiempo de sinterización, puede haber una pequeña cantidad de regiones ricas en níquel. De acuerdo con las condiciones reales de sinterización y los requisitos específicos de las piezas, la composición química se ajusta correctamente y se puede obtener la dureza y el rendimiento requeridos después del enfriamiento. Según los informes de la literatura, se ha aplicado una gran cantidad de engranajes endurecidos sinterizados a mecanismos de transmisión como los automóviles. En comparación con el proceso tradicional, reduce el costo de producción, pero no reduce el rendimiento. Estas piezas prensadas de pulvimetalurgia de engranajes tienen una alta precisión dimensional, bajo nivel de ruido, alta resistencia, buena resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. Los engranajes de Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. están endurecidos por sinterización, la densidad es superior a 7.0 g/cm3 y la dureza es superior a HRC40 después del templado. En comparación con el método tradicional, el costo se reduce en un 10 por ciento y se reduce el riesgo de deformación por enfriamiento.

1. 4 sinterización a alta temperatura

La sinterización a alta temperatura es una medida importante para mejorar la resistencia. A través de la sinterización a alta temperatura, se puede reducir una parte del óxido, se puede aumentar la velocidad de difusión de los átomos y se puede aumentar la uniformidad de la composición, y los poros se pueden esferoidizar por completo y el espacio entre los poros puede ser mayor. Es adecuado para nuevos materiales de pulvimetalurgia como acero de alta velocidad, acero inoxidable y aleaciones de alta temperatura. De esta forma, se pueden mejorar la densidad, las propiedades mecánicas, la resistencia a la fatiga por flexión axial/rotacional, la resistencia a la corrosión y las propiedades físicas de la pieza. Sin embargo, también existen algunas desventajas, como mayor pérdida de equipos, mayor consumo de energía, mayores costos de mantenimiento del horno, menor productividad, mayor deformación de las piezas, menor coaxialidad de las piezas, bajas tasas de enfriamiento y otros problemas del proceso. Por lo tanto, la sinterización a alta temperatura de piezas pulvimetalúrgicas aumentará algunos costos adicionales. Para los materiales a base de hierro, la sinterización a alta temperatura es adecuada para las siguientes situaciones: los materiales requieren una sinterización a alta temperatura, como los nuevos materiales a base de hierro que contienen silicio, acero inoxidable de alto rendimiento; la sinterización a alta temperatura es el método más efectivo o el único que puede cumplir con los requisitos; la sinterización a alta temperatura puede reducir los procesos u otros equipos, como cambiar el prensado secundario a prensado primario; prealeación o sinterización de polvo premezclado, en este momento, debido a la reducción de algunos óxidos, aumenta el grado de aleación, mejora el rendimiento de endurecimiento y mejoran las propiedades mecánicas. Una razón importante del rendimiento inestable de los engranajes sinterizados es la segregación de polvo mixto. Mediante la sinterización a alta temperatura, el efecto de la segregación puede reducirse o eliminarse significativamente. La sinterización a alta temperatura es necesaria para algunos materiales; por otro lado, los materiales existentes no alcanzan todo su potencial cuando se sinterizan a temperaturas más bajas. Para explotar al máximo el potencial de estos materiales, que les obliga a tener una alta dureza aparente, extraordinaria resistencia al impacto y resistencia a la tracción, también se debe utilizar la sinterización a alta temperatura. Las piezas pulvimetalúrgicas con estas propiedades serán muy competitivas; aunque según un análisis extranjero, la sinterización a alta temperatura aumentará el costo entre un 10 y un 15 por ciento.

1.5 Infiltración

La infiltración consiste en fundir otros materiales (principalmente cobre para piezas sinterizadas a base de hierro) durante el proceso de sinterización e infiltrarse en el cuerpo sinterizado bajo la acción de la capilaridad y la gravedad para mejorar la densidad y el rendimiento de la pieza. En general, el costo de las materias primas es alto y el cobre se difunde en la matriz del esqueleto y genera una gran cantidad de fase líquida durante la infiltración, y el tamaño cambia mucho. El engranaje con infiltración de cobre de Ningbo Dongmu Company tiene una masa de 2700 gy una altura de más de 70 mm; después del tratamiento de sinterización e infiltración, la dureza del engranaje es HRB85 y la densidad total es de 7,3 g/cm3.

Proceso de moldeo por inyección de metal

Sistemas de Detección