기어 분말 야금 프레스 부품

제품 설명

기어는 변속기의 중요한 부품으로 자동차에서 중요한 역할을 합니다. 기어의 밀도와 경도는 재료의 성능 및 준비 과정과 밀접한 관련이 있습니다. 고급 압축 기술은 분말 압축의 밀도를 높이고 분말 야금 제품의 성능을 향상시킵니다. 동시에 기어 분말 야금 압축 부품의 치수 정확도를 향상시킬 수 있으며 모양이 더 복잡해질 수 있습니다. 다음은 먼저 새로운 분말 야금 공정과 기어에 미치는 영향에 대해 설명합니다.

1. 1 온간 압축 성형

온간 압착 기술은 1990년대에 개발되어 고강도 철 기반 분말 야금 부품 제조에 산업적으로 적용되는 새로운 경질 금형 성형 기술입니다. 이 기술은 기존 성형 공정의 높은 생산성과 높은 치수 정확도라는 기본 특성을 유지할 뿐만 아니라 저렴한 비용으로 부품의 밀도(7.20-7.35g/cm3)를 높입니다. 부품 밀도의 증가로 인해 포괄적인 기계적 특성이 크게 향상되었으며 적용 범위가 빠르게 확장되어 분말 야금의 기술적 이점을 최대한 발휘할 수 있는 조건을 만들었습니다.

온간 압착 기술의 치밀화는 주로 온간 압착 온도에서 철 분말 입자의 가공 경화 속도 및 정도를 감소시키고 철 분말 입자의 소성 변형 저항을 감소시킴으로써 달성됩니다. 또한 성형 공정 중 입자의 재배열도 밀도를 증가시킬 수 있습니다. 지금까지 인장 강도가 1500MPa인 소결 철 기반 부품이 준비되었습니다. Ford Motor Company는 엔진에 1.2kg의 질량을 가진 열압력 유체 가변 속도 터빈 허브를 사용했습니다. 온간 압착 공정의 핵심은 고성능 철계 분말 야금 부품을 저렴한 비용으로 제조하고 자동차 부품의 성능과 비용 사이에서 더 나은 조합점을 찾는 것입니다. 웜 프레싱의 장점은 높은 그린 밀도 및 소결 밀도, 높은 그린 강도, 낮은 이형 압력 및 작은 탄성 후유증입니다.

1. 2 고속 프레싱

스웨덴은 고속 프레싱 공정을 개발했습니다. 이 공정의 개발로 5kg이 넘는 고밀도 및 대형 분말 야금 부품 개발이 가능합니다. 20ms 이내로 분말을 압축할 수 있으며, 300ms 이내로 여러 번 압축하여 밀도를 더욱 높일 수 있습니다. 대량 생산 방식으로서 고속 압착은 현재 분말야금의 한계를 돌파할 수 있습니다. 전통적인 프레스 성형은 높은 성형 압력이 필요하고 성형 압력은 프레스의 톤수에 의해 제한되는 반면 고속 프레스는 이러한 제한이 적용되지 않습니다. 사전 합금 및 확산 합금에 기반한 분말 밀도는 7.4-7.7g/cm3에 도달할 수 있습니다. 이 새로운 제조 기술은 최근 분말 야금 산업에 도입되었습니다. 고속 프레싱의 치밀화는 주로 유압 제어식 해머에 의해 생성되는 강한 충격파에 의해 실현됩니다. 해머의 질량과 누르는 속도는 충격 에너지의 크기와 치밀화 정도를 결정합니다. 유압 제어로 인해 안전 성능이 높습니다. 적절한 공정 제어를 통해 비축 스프링백은 압분체의 미세한 결함을 피할 수 있습니다. 고속 프레싱의 경우 기존 프레스로 1차 프레싱 후 반복 프레싱의 밀도를 크게 증가시키지 않고 다중 프레싱을 수행할 수 있습니다. 4kJ의 충격 에너지는 2kJ의 두 개의 충격 에너지와 같기 때문에 압축 밀도는 동일합니다. 따라서 중간 프레스를 사용하여 여러 번의 프레스를 통해 고밀도를 달성할 수 있습니다. 각 충격 사이의 간격 시간이 300ms 미만이기 때문에 다중 충격 억제도 신속하게 수행할 수 있습니다. 이러한 종류의 프레스는 컴퓨터를 사용하여 해머의 스트로크 및 충격 에너지를 정밀하게 제어할 수 있으며, 프레스에 의해 가압되는 부품의 생산 공정은 기본적으로 전통적인 성형 공정과 동일합니다.

전통적인 분말 성형체의 밀도는 중간이 낮고 양쪽 끝이 높기 때문에 소결 후 중간에 과도한 수축이 쉽게 발생하고 부품의 치수 정확도에 영향을 줄 수 있습니다. 고속으로 압축된 부품은 보다 균일한 밀도 분포를 갖습니다. 소결 후 중간 부분과 끝 부분의 크기 차이가 작아져 부품 크기의 일관성이 향상됩니다. 고속 성형이 다른 공정과 결합되면 재료의 성능이 크게 향상됩니다. 탄소 함량이 0.4%인 ASTALOY CrM 선합금 분말의 밀도는 고속 압축 후 7.5g/cm3에 도달할 수 있으며 인장 강도는 고온 후 1220 MPa에 도달할 수 있습니다. 1250도에서 소결하고 인장 강도는 1120도에서 소결 및 경화 후 1380에 도달할 수 있습니다. MPa. 고속으로 프레스된 부품의 성능이 한 단계 더 높아진 것을 알 수 있다. 전통적인 분말 성형과 분말 단조 사이의 공정으로서 고속 프레싱은 분명한 이점이 있습니다. 비용 대비 성능이 좋기 때문에 다양한 응용 분야가 있습니다. 구체적으로 그 장점은 다음과 같습니다: 높고 균일하게 분포된 밀도, 높은 생산성, 수 킬로그램의 큰 부품 생산 가능, 작은 탄성 후유증 및 높은 정밀도, 상대적으로 큰 길이와 직경의 부품 생산 가능(Long Diameter ratio 최대 6.0) . 고속 프레싱 기술은 여전히 ​​지속적으로 개발되고 있습니다. 개발 초기에는 단차가 없는 직선형 배럴과 같은 단순한 부품만 형성할 수 있었지만 지금은 단차를 형성할 수 있는 더 복잡한 부품을 개발했다. 그러나 더 복잡한 형상을 가진 다른 부품은 현재 생산할 수 없으며 이는 고속 프레스 기술이 제한되는 중요한 이유이기도 합니다.

1.3 소결 경화

소결 경화는 비용을 줄이기 위해 재료 특성을 개선하기 위해 분말 야금 소결 및 담금질 열처리 공정의 조합입니다. 소결 경화 공정은 소결 후 열처리 공정을 절약할 수 있음과 동시에 고강도, 고경도 물성을 얻을 수 있어 생산원가를 절감할 수 있다. 또한 담금질 중에 높은 잔류 내부 응력이 발생하고 부품이 변형되어 부품의 치수 공차 제어가 어려워집니다. 소결 경화 공정에서 소결 후의 냉각 속도가 담금질보다 훨씬 낮기 때문에 변형을 최소화할 수 있다. 따라서 소결 경화 공정은 다루기 어려운 크고 복잡한 형상의 부품에 적합합니다. 소결 경화강은 일반적으로 중간에서 고밀도 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 일반적으로 소결 경화 철 분말의 주요 합금 원소는 몰리브덴, 망간, 크롬, 구리 및 니켈입니다. 이러한 합금 원소를 포함하는 재료는 소결 냉각 중에 경화되기에 충분히 높은 경화능을 가지고 있습니다. 소결 및 경화 후 합금의 금속 조직은 소량의 미세한 펄라이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트 외에 대부분 마르텐사이트입니다. 소결 온도 및 시간에 따라 소량의 니켈이 풍부한 영역이 있을 수 있습니다. 소결의 실제 조건과 부품의 특정 요구 사항에 따라 화학 조성이 적절하게 조정되고 냉각 후 필요한 경도와 성능을 얻을 수 있습니다. 문헌 보고에 따르면, 소결 경화 기어가 자동차와 같은 변속기에 많이 적용되었습니다. 기존 공정에 비해 생산 비용은 절감되지만 성능은 저하되지 않습니다. 이 기어 분말 야금 프레스 부품은 높은 치수 정확도, 저소음, 고강도, 우수한 내마모성 및 내식성을 가지고 있습니다. Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd.의 기어는 소결에 의해 경화되며 밀도는 7.0 g/cm3보다 크고 뜨임 후 경도는 HRC40보다 큽니다. 기존 방법과 비교하여 비용이 10% 감소하고 담금질 변형 위험이 줄어듭니다.

1. 4 고온 소결

고온 소결은 강도를 향상시키는 중요한 조치입니다. 고온 소결을 통해 산화물의 일부를 환원시킬 수 있고, 원자의 확산 속도를 높일 수 있으며, 조성 균일성을 높일 수 있으며, 기공을 완전히 구상화할 수 있고 기공 간격을 더 크게 할 수 있다. 고속도강, 스테인리스강, 고온합금 등 새로운 분말야금재료에 적합하다. 이러한 방식으로 부품의 밀도, 기계적 특성, 축/회전 굽힘 피로 강도, 내식성 및 물리적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 장비 손실 증가, 에너지 소비 증가, 용광로 유지 보수 비용 증가, 생산성 감소, 부품 변형 증가, 부품의 동축성 감소, 낮은 냉각 속도 및 기타 공정 문제와 같은 몇 가지 단점도 있습니다. 따라서 분말 야금 부품의 고온 소결은 추가 비용을 증가시킵니다. 철 기반 재료의 경우 고온 소결은 다음과 같은 상황에 적합합니다. 새로운 실리콘 함유 철 기반 재료, 고성능 스테인리스 강과 같은 고온 소결이 필요한 재료; 고온 소결은 요구 사항을 충족할 수 있는 가장 효과적이거나 유일한 방법입니다. 고온 소결은 2차 압착을 1차 압착으로 변경하는 것과 같은 공정 또는 기타 장비를 줄일 수 있습니다. 사전 합금 또는 사전 혼합 분말 소결, 이때 일부 산화물의 감소로 인해 합금도가 증가하고 경화 성능이 향상되며 기계적 특성이 향상됩니다. 소결 기어의 성능이 불안정한 중요한 이유는 혼합 분말의 편석입니다. 고온 소결을 통해 편석 효과를 크게 줄이거나 없앨 수 있습니다. 일부 소재의 경우 고온 소결이 필요한 반면, 기존 소재는 낮은 온도에서 소결할 때 잠재력을 최대한 발휘하지 못합니다. 높은 겉보기 경도, 뛰어난 내충격성 및 인장 강도를 요구하는 이러한 재료의 잠재력을 최대한 활용하려면 고온 소결도 사용해야 합니다. 이러한 특성을 가진 분말 야금 부품은 매우 경쟁력이 있습니다. 해외 분석에 따르면 고온 소결로 인해 비용이 약 10~15% 증가합니다.

1.5 침투

침투는 소결 공정 중에 다른 재료(주로 철계 소결 부품의 경우 구리)를 녹이고 모세관과 중력의 작용으로 소결체에 침투하여 부품의 밀도와 성능을 향상시키는 것입니다. 일반적으로 원재료의 원가가 높으며, 구리는 스켈레톤 매트릭스로 확산되어 침투시 다량의 액상을 생성하고 크기가 크게 변한다. Ningbo Dongmu Company의 구리 침투 기어는 2700g의 질량과 70mm 이상의 높이를 가지고 있습니다. 소결 및 침투 처리 후 기어의 경도는 HRB85이고 전체 밀도는 7.3g/cm3입니다.

금속 사출 성형 공정

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