חלקים דחוסים של אבקת ציוד מתכת

תיאור מוצר

כחלק חשוב של הילוכים, גלגלי שיניים ממלאים תפקיד מפתח במכוניות. הצפיפות והקשיות של הציוד קשורות קשר הדוק לביצועי החומר ותהליך ההכנה. טכנולוגיית דחיסה מתקדמת מגדילה את הצפיפות של משטחי אבקה ומשפרת את הביצועים של מוצרי מתכות אבקה; יחד עם זאת, ניתן לשפר את דיוק הממדים של חלקים דחוסים באבקת Gear, והצורה יכולה להיות מורכבת יותר. להלן נדון לראשונה בתהליך מתכות האבקה החדש והשפעתו על גלגלי שיניים.

1. 1 יצירת דחיסה חמה

טכנולוגיית לחיצה חמה היא טכנולוגיה חדשה ליצירת קוביות קשיחות שפותחה בשנות ה-90 ומיושמת באופן תעשייתי לייצור חלקי מתכת אבקה על בסיס ברזל בעלי חוזק גבוה. טכנולוגיה זו לא רק שומרת על המאפיינים הבסיסיים של פרודוקטיביות גבוהה ודיוק ממדי גבוה של תהליך היציקה המסורתי, אלא גם מגדילה את צפיפות החלקים (7.20-7.35g/cm3) בעלות נמוכה יותר. בשל הגידול בצפיפות החלקים, התכונות המכניות המקיפות שלו שופרו מאוד, והיקף היישום התרחב במהירות, תוך יצירת תנאים למתן משחק מלא ליתרונות הטכניים של מטלורגיית אבקה.

הצפיפות של טכנולוגיית הכבישה החמה מושגת בעיקר על ידי הפחתת קצב התקשות העבודה ודרגת חלקיקי אבקת הברזל בטמפרטורת הכבישה החמה, והפחתת עמידות העיוות הפלסטי של חלקיקי אבקת הברזל. בנוסף, סידור מחדש של חלקיקים במהלך תהליך היווצרות יכול גם להגביר את הצפיפות. עד כה הוכנו חלקים על בסיס ברזל מחומרים בחוזק מתיחה של 1500 MPa. חברת פורד מוטור השתמשה ברכזת טורבינה משתנה של נוזל תרמברי עם מסה של 1.2 ק"ג על המנוע. המפתח של תהליך הכבישה החמה הוא לייצר חלקי מתכות אבקה בעלי ביצועים גבוהים על בסיס ברזל בעלות נמוכה יותר, ולמצוא נקודת שילוב טובה יותר בין ביצועים לעלות עבור חלקי רכב. היתרונות של כבישה חמה הם: צפיפות ירוקה גבוהה וצפיפות סינטרית, חוזק ירוק גבוה, לחץ שחרור תבנית נמוך ואפקט אלסטי קטן.

1. 2 לחיצה במהירות גבוהה

שוודיה פיתחה תהליך לכבישה במהירות גבוהה. פיתוח תהליך זה מאפשר לפתח חלקי מתכות אבקה בצפיפות גבוהה ובקנה מידה גדול העולה על 5 ק"ג. זה מאפשר לדחוס את האבקה בתוך 20ms, וניתן להגדיל עוד יותר את הצפיפות על ידי דחיסות מרובות בתוך 300ms. כשיטת ייצור המוני, כבישה במהירות גבוהה יכולה לפרוץ את המגבלות של מטלורגיית האבקה הנוכחית. יצירת כבישה מסורתית דורשת לחץ יצירה גבוה, ולחץ היצירה מוגבל על ידי הטונאז' של העיתונות, בעוד שכבישה במהירות גבוהה אינה כפופה למגבלה זו. צפיפות האבקה המבוססת על סגסוגת קדם וסגסוגת דיפוזיה יכולה להגיע ל-7.4-7.7g/cm3. טכנולוגיית ייצור חדשה זו הוכנסה לאחרונה לתעשיית מטלורגיית האבקה. הצפיפות של לחיצה במהירות גבוהה מתממשת בעיקר על ידי גל ההלם החזק שנוצר על ידי הפטיש הנשלט הידראולית. מסת הפטיש ומהירות הלחיצה קובעים את גודל אנרגיית הפגיעה ואת מידת הצפיפות. בשל הבקרה ההידראולית, ביצועי הבטיחות גבוהים. באמצעות בקרת תהליך נכונה, הקפיצה האחורית הלא צירית יכולה למנוע את הפגמים המיקרוסקופיים של הקומפקט הירוק. לכבישה במהירות גבוהה, ניתן לבצע לחיצות מרובות ללא עלייה משמעותית בצפיפות הלחיצות החוזרות לאחר הלחיצה הראשונה בלחיצות קונבנציונליות. מכיוון שאנרגיית ההשפעה של 4kJ זהה לזו של שתי אנרגיות פגיעה של 2kJ, צפיפות הלחיצה זהה. לכן, ניתן להשתמש במכבש בינוני להשגת צפיפות גבוהה באמצעות לחיצות מרובות. דיכוי זעזועים מרובה יכול להיעשות גם במהירות מכיוון שזמן המרווח בין כל זעזוע הוא פחות מ-300ms. סוג זה של עיתונות יכול להשתמש במחשב כדי לשלוט במדויק על המהלך וההשפעה של הפטיש, ותהליך הייצור של החלקים הנלחצים על ידו זהה בעצם לתהליך הצורה המסורתי.

הצפיפות של קומפקטי אבקה מסורתיים היא נמוכה באמצע וגבוהה בשני הקצוות, מה שעלול בקלות לגרום להתכווצות יתר באמצע לאחר סינטרה ולהשפיע על דיוק הממדים של החלקים. לחלקים הנלחצים במהירות גבוהה יש פיזור צפיפות אחיד יותר. לאחר הסינטרה, הפרש הגודל בין החלק האמצעי לחלק הקצה יהיה קטן יותר, מה שישפר את העקביות של גודל החלק. אם ייצור במהירות גבוהה משולבת עם תהליכים אחרים, ביצועי החומרים ישתפרו מאוד. הצפיפות של אבקת ASTALOY CrM עם תכולת פחמן של 0.4 אחוזים יכולה להגיע ל-7.5g/cm3 לאחר לחיצה במהירות גבוהה, וחוזק המתיחה יכול להגיע ל-1220 MPa לאחר טמפרטורה גבוהה סינטר ב-1250 מעלות וחוזק המתיחה יכול להגיע ל-1380 לאחר סינון והתקשות ב-1120 מעלות. MPa. ניתן לראות שביצועי החלקים הנלחצים במהירות גבוהה הגיעו לרמה גבוהה יותר. כתהליך בין יצירת אבקה מסורתית לחישול אבקה, לכבישה במהירות גבוהה יש יתרונות ברורים. בשל ביצועי העלות הטובים שלו, יש לו מגוון רחב של יישומים. באופן ספציפי, היתרונות שלו הם: צפיפות גבוהה ומפוזרת אחידה, פרודוקטיביות גבוהה, ניתן לייצר חלקים גדולים של מספר קילוגרמים, תופעות לוואי אלסטיות קטנות ודיוק גבוה, וניתן לייצר חלקים בעלי אורך וקוטר גדולים יחסית (יחס קוטר ארוך עד 6.0) . טכנולוגיית הלחיצה המהירה עדיין בפיתוח מתמשך. בשלב הראשוני של הפיתוח הוא יכול ליצור רק חלקים פשוטים כמו חביות ישרות ללא מדרגות, אך כעת הוא פיתח חלקים מורכבים יותר שיכולים ליצור מדרגה. עם זאת, לא ניתן לייצר כיום חלקים אחרים בעלי צורות מורכבות יותר, וזו גם סיבה חשובה לכך שטכנולוגיית הכבישה המהירה מוגבלת.

1.3 התקשות סינטר

הקשחת סינטר היא השילוב של סינטר מתכות אבקה ותהליך טיפול בחום מרווה לשיפור תכונות החומר, על מנת להפחית עלויות. תהליך התקשות הסינטר יכול לחסוך את תהליך הטיפול בחום שלאחר ההלבשה, ובו בזמן יכול להשיג תכונות חוזק גבוה וקשיות גבוהה, ובכך להפחית את עלויות הייצור. בנוסף, יווצר לחץ פנימי שיורי גבוה במהלך ההמרה והחלקים יעוותו, מה שיקשה על השליטה בסובלנות הממדית של החלקים. בתהליך הקשחת סינטר, מכיוון שקצב הקירור לאחר הסינטר נמוך בהרבה מזה של המרווה, ניתן למזער את העיוות. לכן, תהליך התקשות הסינטר מתאים לחלקים גדולים ומורכבים שקשה לטפל בהם. פלדות מוקשחות בסינטר משמשות בדרך כלל לייצור חלקים בצפיפות בינונית עד גבוהה. באופן כללי, מרכיבי הסגסוג העיקריים של אבקת ברזל מתקשות סינטר הם מוליבדן, מנגן, כרום, נחושת וניקל. לחומרים המכילים אלמנטים סגסוגים אלה יכולת התקשות גבוהה מספיק כדי להתקשות במהלך קירור סינטר. לאחר סינטרה והתקשות, המבנה המטאלוגרפי של הסגסוגת הוא ברובו מרטנזיט, בנוסף לכמות קטנה של פרליט עדין, בייניט ואוסטניט שמור; בהתאם לטמפרטורת הסינטר ולזמן, עשויה להיות כמות קטנה של אזורים עשירים בניקל. על פי תנאי הסינטר בפועל והדרישות הספציפיות של החלקים, ההרכב הכימי מותאם כראוי, וניתן לקבל את הקשיות והביצועים הנדרשים לאחר הקירור. על פי דיווחי ספרות, מספר רב של גלגלי שיניים מוקשחים מוקשחים יושמו על מנגנוני הילוכים כגון מכוניות. בהשוואה לתהליך המסורתי, הוא מפחית את עלות הייצור, אך אינו מפחית כל ביצועים. לחלקים הלחוצים של אבקת ציוד אלו יש דיוק ממדי גבוה, רעש נמוך, חוזק גבוה, עמידות בפני שחיקה טובה ועמידות בפני קורוזיה. גלגלי השיניים של Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. מוקשחים על ידי סינטר, הצפיפות גדולה מ-7.0 גרם/ס"מ3, והקשיות גדולה מ-HRC40 לאחר חיתוך. בהשוואה לשיטה המסורתית, העלות מופחתת ב-10 אחוזים, והסיכון לעיוות מרווה מופחת.

1. 4 סינטר בטמפרטורה גבוהה

סינטר בטמפרטורה גבוהה הוא מדד חשוב לשיפור החוזק. באמצעות סינטר בטמפרטורה גבוהה, ניתן להפחית חלק מהתחמוצת, להגדיל את קצב הדיפוזיה של האטומים, להגדיל את אחידות ההרכב, וליצור את הנקבוביות בצורה כדורית מלאה ומרווח הנקבוביות יכול להיות גדול יותר. זה מתאים לחומרים חדשים של מתכות אבקה כגון פלדה מהירה, נירוסטה וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה. בדרך זו ניתן לשפר את הצפיפות, התכונות המכניות, חוזק עייפות הכיפוף הצירי/סיבובי, עמידות בפני קורוזיה ותכונות פיזיקליות של החלק. עם זאת, ישנם גם כמה חסרונות, כגון אובדן ציוד מוגבר, צריכת אנרגיה מוגברת, עלויות תחזוקה מוגברת של תנור, פרודוקטיביות מופחתת, דפורמציה מוגברת של חלקים, קואקסיאליות מופחתת של חלקים, קצבי קירור נמוכים ובעיות תהליכיות אחרות. לכן, סינטרה בטמפרטורה גבוהה של חלקי מתכות אבקה תגדיל כמה עלויות נוספות. לחומרים על בסיס ברזל, סינטר בטמפרטורה גבוהה מתאימה למצבים הבאים: חומרים דורשים סינטר בטמפרטורה גבוהה, כגון חומרים חדשים על בסיס ברזל המכילים סיליקון, נירוסטה בעלת ביצועים גבוהים; סינטר בטמפרטורה גבוהה היא השיטה היעילה ביותר או היחידה שיכולה לעמוד בדרישות; סינטר בטמפרטורה גבוהה יכול להפחית תהליכים או ציוד אחר, כגון שינוי לחיצה משנית לכבישה ראשונית; סינטר אבקה מראש סגסוגת או מעורבת מראש, בשלב זה, עקב הפחתת תחמוצות מסוימות, דרגת הסגסוג עולה, ביצועי ההתקשות משתפרים והתכונות המכניות משתפרות. סיבה חשובה לביצועים הלא יציבים של גלגלי שיניים מחוטאים היא הפרדה של אבקה מעורבת. על ידי סינטר בטמפרטורה גבוהה, ניתן להפחית או לבטל באופן משמעותי את השפעת ההפרדה. סינטר בטמפרטורה גבוהה נחוצה לחומרים מסוימים, מצד שני, חומרים קיימים אינם מגיעים למלוא הפוטנציאל שלהם בעת סינון בטמפרטורות נמוכות יותר. כדי לנצל במלואו את הפוטנציאל של חומרים אלה, המחייבים אותם בעלי קשיות נראית לעין גבוהה, עמידות בפני פגיעה יוצאת דופן וחוזק מתיחה, יש להשתמש גם בסינטר בטמפרטורה גבוהה. חלקי מתכות אבקה בעלי תכונות אלו יהיו תחרותיים מאוד; למרות שלפי ניתוח זר, סינטר בטמפרטורה גבוהה יעלה את העלות בכ-10% עד 15%.

1.5 הסתננות

החדירה היא להמיס חומרים אחרים (בעיקר נחושת לחלקים מחוטאים על בסיס ברזל) במהלך תהליך הסינטר ולחדור לתוך הגוף המחובר בפעולת נימי המשיכה והכבידה כדי לשפר את הצפיפות והביצועים של החלק. באופן כללי, עלות חומרי הגלם גבוהה, ונחושת מתפזרת לתוך מטריצת השלד ויוצרת כמות גדולה של פאזה נוזלית במהלך החדירה, והגודל משתנה מאוד. לציוד שחודר נחושת של חברת Ningbo Dongmu יש מסה של 2700 גרם וגובה של יותר מ-70 מ"מ; לאחר טיפול סינון וחדירה, קשיות הציוד היא HRB85 והצפיפות הכוללת היא 7.3 גרם/סמ"ק.

תהליך הזרקת מתכת

מערכות איתור