Peças prensadas de metalurgia do pó de engrenagens

Descrição do produto

Como uma parte importante da transmissão, as engrenagens desempenham um papel fundamental nos automóveis. A densidade e a dureza da engrenagem estão intimamente relacionadas ao desempenho do material e ao processo de preparação. A tecnologia de compactação avançada aumenta a densidade dos compactos de pó e melhora o desempenho dos produtos de metalurgia do pó; ao mesmo tempo, a precisão dimensional das peças prensadas da metalurgia do pó da engrenagem pode ser melhorada e a forma pode ser mais complexa. A seguir discute-se primeiro o novo processo de metalurgia do pó e seu impacto nas engrenagens.

1. 1 Conformação por compressão a quente

A tecnologia de prensagem a quente é uma nova tecnologia de moldagem rígida desenvolvida na década de 1990 e aplicada industrialmente para fabricar peças de metalurgia do pó à base de ferro de alta resistência. Essa tecnologia não apenas mantém as características básicas de alta produtividade e alta precisão dimensional do processo de moldagem tradicional, como também aumenta a densidade das peças (7,20-7,35g/cm3) a um custo menor. Devido ao aumento da densidade das peças, suas propriedades mecânicas abrangentes foram bastante aprimoradas e o escopo de aplicação se expandiu rapidamente, criando condições para aproveitar ao máximo as vantagens técnicas da metalurgia do pó.

A densificação da tecnologia de prensagem a quente é alcançada principalmente pela redução da taxa de endurecimento do trabalho e do grau das partículas de pó de ferro na temperatura de prensagem a quente e reduzindo a resistência à deformação plástica das partículas de pó de ferro. Além disso, o rearranjo das partículas durante o processo de conformação também pode aumentar a densidade. Peças à base de ferro sinterizado com resistência à tração de 1500 MPa foram preparadas até agora. A Ford Motor Company usou um cubo de turbina de velocidade variável de fluido termobárico com uma massa de 1,2 kg no motor. A chave do processo de prensagem a quente é fabricar peças de metalurgia do pó à base de ferro de alto desempenho a um custo menor e encontrar um melhor ponto de combinação entre desempenho e custo para peças automotivas. As vantagens da prensagem a quente são: alta densidade verde e densidade sinterizada, alta resistência verde, baixa pressão de desmoldagem e pequeno efeito elástico posterior.

1. 2 Prensagem em alta velocidade

A Suécia desenvolveu um processo de prensagem em alta velocidade. O desenvolvimento deste processo possibilita o desenvolvimento de peças de metalurgia do pó de alta densidade e larga escala superiores a 5kg. Ele permite que o pó seja comprimido em 20 ms, e a densidade pode ser aumentada ainda mais por múltiplas compressões em 300 ms. Como método de produção em massa, a prensagem em alta velocidade pode romper as limitações da metalurgia do pó atual. A prensagem tradicional requer alta pressão de conformação, e a pressão de conformação é limitada pela tonelagem da prensa, enquanto a prensagem de alta velocidade não está sujeita a essa limitação. A densidade do pó com base na pré-liga e difusão da liga pode chegar a 7.4-7.7g/cm3. Esta nova tecnologia de fabricação foi recentemente introduzida na indústria de metalurgia do pó. A densificação da prensagem de alta velocidade é realizada principalmente pela forte onda de choque gerada pelo martelo controlado hidraulicamente. A massa do martelo e a velocidade de pressão determinam a magnitude da energia de impacto e o grau de densificação. Devido ao controle hidráulico, o desempenho de segurança é alto. Por meio do controle de processo adequado, o retorno elástico não axial pode evitar os defeitos microscópicos do compacto verde. Para prensagem de alta velocidade, é possível realizar prensagens múltiplas sem um aumento significativo na densidade de prensagens repetidas após a primeira prensagem com prensas convencionais. Como a energia de impacto de 4kJ é a mesma de duas energias de impacto de 2kJ, a densidade de pressão é a mesma. Portanto, uma prensa média pode ser usada para obter alta densidade por meio de várias prensagens. A supressão de choques múltiplos também pode ser feita rapidamente porque o tempo de intervalo entre cada choque é inferior a 300 ms. Este tipo de prensa pode usar o computador para controlar com precisão o golpe e a energia de impacto do martelo, e o processo de produção das peças prensadas por ele é basicamente o mesmo que o processo de conformação tradicional.

A densidade dos compactos de pó tradicionais é baixa no meio e alta em ambas as extremidades, o que pode facilmente causar encolhimento excessivo no meio após a sinterização e afetar a precisão dimensional das peças. As peças prensadas em alta velocidade têm uma distribuição de densidade mais uniforme. Após a sinterização, a diferença de tamanho entre a parte do meio e a parte final será menor, o que melhorará a consistência do tamanho da peça. Se a conformação em alta velocidade for combinada com outros processos, o desempenho dos materiais será bastante melhorado. A densidade do pó pré-ligado ASTALOY CrM com teor de carbono de 0,4 por cento pode atingir 7,5 g/cm3 após prensagem em alta velocidade, e a resistência à tração pode atingir 1220 MPa após alta temperatura sinterização a 1250 graus, e a resistência à tração pode chegar a 1380 após sinterização e endurecimento a 1120 graus. MPa. Pode-se observar que o desempenho das peças prensadas em alta velocidade atingiu um nível superior. Como um processo entre a formação de pó tradicional e o forjamento de pó, a prensagem de alta velocidade tem vantagens óbvias. Devido ao seu bom desempenho de custo, tem uma ampla gama de aplicações. Especificamente, suas vantagens são: densidade alta e uniformemente distribuída, alta produtividade, grandes peças de vários quilogramas podem ser produzidas, pequenos efeitos posteriores elásticos e alta precisão, e peças com comprimento e diâmetro relativamente grandes podem ser produzidas (relação de diâmetro longo até 6,0) . A tecnologia de prensagem de alta velocidade ainda está em desenvolvimento contínuo. No estágio inicial de desenvolvimento, ele só pode formar peças simples, como barris retos sem degraus, mas agora desenvolveu peças mais complexas que podem formar um degrau. No entanto, outras peças com formas mais complexas não podem ser produzidas no momento, o que também é uma razão importante pela qual a tecnologia de prensagem de alta velocidade é limitada.

1.3 Endurecimento por sinterização

O endurecimento por sinterização é a combinação de sinterização por metalurgia do pó e processo de tratamento térmico de têmpera para melhorar as propriedades do material, a fim de reduzir custos. O processo de endurecimento do sinter pode economizar o processo de tratamento térmico pós-sinterização e, ao mesmo tempo, pode obter propriedades de alta resistência e alta dureza, reduzindo assim os custos de produção. Além disso, alta tensão interna residual será gerada durante a têmpera e as peças serão deformadas, o que dificultará o controle da tolerância dimensional das peças. No processo de endurecimento por sinterização, como a taxa de resfriamento após a sinterização é muito menor do que a têmpera, a deformação pode ser minimizada. Portanto, o processo de endurecimento por sinterização é adequado para peças grandes e de formato complexo que são difíceis de manusear. Os aços endurecidos por sinterização são geralmente usados ​​para fabricar peças de média a alta densidade. Em geral, os principais elementos de liga do pó de ferro de endurecimento de sinterização são molibdênio, manganês, cromo, cobre e níquel. Os materiais que contêm esses elementos de liga têm temperabilidade suficientemente alta para serem endurecidos durante o resfriamento da sinterização. Após sinterização e endurecimento, a estrutura metalográfica da liga é predominantemente martensita, além de pequena quantidade de perlita fina, bainita e austenita retida; dependendo da temperatura e tempo de sinterização, pode haver uma pequena quantidade de regiões ricas em níquel. De acordo com as condições reais de sinterização e os requisitos específicos das peças, a composição química é adequadamente ajustada e a dureza e o desempenho necessários podem ser obtidos após o resfriamento. De acordo com relatos da literatura, um grande número de engrenagens endurecidas sinterizadas tem sido aplicado em mecanismos de transmissão como automóveis. Comparado com o processo tradicional, reduz o custo de produção, mas não reduz o desempenho. Estas peças prensadas de metalurgia do pó da engrenagem têm alta precisão dimensional, baixo ruído, alta resistência, boa resistência ao desgaste e resistência à corrosão. As engrenagens da Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. são endurecidas por sinterização, a densidade é maior que 7,0 g/cm3, e a dureza é maior que HRC40 após o revenimento. Em comparação com o método tradicional, o custo é reduzido em 10% e o risco de deformação por têmpera é reduzido.

1.4 Sinterização em alta temperatura

A sinterização em alta temperatura é uma medida importante para melhorar a resistência. Por meio da sinterização em alta temperatura, uma parte do óxido pode ser reduzida, a taxa de difusão dos átomos pode ser aumentada e a uniformidade da composição pode ser aumentada, e os poros podem ser totalmente esferoidizados e o espaçamento dos poros pode ser maior. É adequado para novos materiais de metalurgia do pó, como aço rápido, aço inoxidável e ligas resistentes a altas temperaturas. Desta forma, a densidade, propriedades mecânicas, resistência à fadiga por flexão axial/rotacional, resistência à corrosão e propriedades físicas da peça podem ser melhoradas. No entanto, também existem algumas desvantagens, como aumento da perda de equipamentos, aumento do consumo de energia, aumento dos custos de manutenção do forno, redução da produtividade, aumento da deformação das peças, redução da coaxialidade das peças, baixas taxas de resfriamento e outros problemas do processo. Portanto, a sinterização em alta temperatura de peças de metalurgia do pó aumentará alguns custos adicionais. Para materiais à base de ferro, a sinterização em alta temperatura é adequada para as seguintes situações: materiais requerem sinterização em alta temperatura, como novos materiais à base de ferro contendo silício, aço inoxidável de alto desempenho; a sinterização em alta temperatura é o método mais eficaz ou único que pode atender aos requisitos; a sinterização em alta temperatura pode reduzir processos ou outros equipamentos, como mudar a prensagem secundária para prensagem primária; pré-liga ou sinterização de pó pré-misturado, neste momento, devido à redução de alguns óxidos, o grau de liga aumenta, o desempenho de endurecimento melhora e as propriedades mecânicas melhoram. Uma razão importante para o desempenho instável das engrenagens sinterizadas é a segregação do pó misturado. Por sinterização de alta temperatura, o efeito de segregação pode ser significativamente reduzido ou eliminado. A sinterização a alta temperatura é necessária para alguns materiais, por outro lado, os materiais existentes não atingem todo o seu potencial quando sinterizados a temperaturas mais baixas. Para explorar plenamente o potencial desses materiais, que exige que eles tenham alta dureza aparente, extraordinária resistência ao impacto e resistência à tração, a sinterização em alta temperatura também deve ser usada. Peças de metalurgia do pó com essas propriedades serão muito competitivas; embora, de acordo com análises estrangeiras, a sinterização em alta temperatura aumente o custo em cerca de 10% a 15%.

1.5 Infiltração

A infiltração consiste em derreter outros materiais (principalmente cobre para peças sinterizadas à base de ferro) durante o processo de sinterização e infiltrar no corpo sinterizado sob a ação da capilaridade e da gravidade para melhorar a densidade e o desempenho da peça. Em geral, o custo das matérias-primas é alto e o cobre se difunde na matriz do esqueleto e gera uma grande quantidade de fase líquida durante a infiltração, e o tamanho muda muito. A engrenagem infiltrada em cobre da Ningbo Dongmu Company tem uma massa de 2700 g e uma altura de mais de 70 mm; após sinterização e tratamento de infiltração, a dureza da engrenagem é HRB85 e a densidade total é de 7,3 g/cm3.

Processo de Moldagem por Injeção de Metal

Sistemas de Detecção