高负载粉末冶金齿轮选择性表面致密化

本文评述了当前高负载粉末冶金齿轮的发展状况。表明,经选择性表面致密化加工的粉末冶金钢齿轮,其齿的弯曲疲劳强度与接触疲劳强度都和常规钢的相应齿轮相同,完全可替代钢齿轮,如汽车变速器中的钢齿轮。特别是,描述了预成形件的设计与辗压后齿轮中的相应密度分布。最后,表明用选择性表面致密化制造的粉末冶金钢齿轮,既具有相应钢齿轮的使用性能,又具有巨大的节约生产成本的潜力。

高使用性能粉末冶金零件的表面致密化

为保证机构的可靠性,历史上一直在用锻钢合金批量生产高转矩变速器零件,诸如变速器齿轮、高性能链轮、单向离合器座圈及滚珠轴承座圈。虽然用粉末冶金工艺生产的零件成本低廉,但常规粉末冶金钢的静态、疲劳及耐磨性能的局限性,使粉末冶金零件不能应用于上述领域。为解决这些缺欠,近年来,一直在研发用选择性表面致密化(SSD)改进粉末冶金钢性能的各种生产工艺。特别是,PMG集团开发出了一种拥有专利权的表面致密化工艺——DensiForm。利用这种工艺可使零件表面关键部分形成深度达1mm的完全致密化表面层,而零件心部仍然是多孔性的。这种结合与粉末冶金材料合金化的灵活性,使生产的烧结钢零件的使用性能可与在高应力下使用的锻钢性能相比拟。本文将介绍2个例子,即变速器中应用的表面致密化螺旋齿轮和直齿链条的驱动链轮。本文说明了螺旋齿轮和驱动链轮的生产工艺与显微组织,介绍了轿车变速器用螺旋齿轮的性能(其中包括在三轴总成的成对试验台架上得到的滚动接触疲劳的数据)和表面致密化链轮的材料性能与使用性能。

轿车变速器的表面致密化粉末冶金齿轮的使用性能

选择性表面致密化是改进粉末冶金钢的一种方法,高负载齿轮经过这种加工工艺处理,就能达到使用要求。本文介绍了粉末冶金螺旋齿轮的制造工艺与性能,用三轴总成成对试验台架、承载能力试验台架及噪声试验台架测定了齿轮的使用性能,并把试验结果和具有同样几何形状与表面质量的锻钢齿轮的数据进行了比较。结果表明,粉末冶金齿轮的承载能力与噪声级可和锻钢齿轮相媲美。

轿车变速器的粉末冶金齿轮

粉末冶金齿轮由于材料中残留有孔隙,和用切削加工铸锻材料制造的零件相比,强度与耐磨性较差,不适用于重负载应用。通过横向辗压,利用选择性表面致密化,可显著改进粉末冶金齿轮的强度与耐磨性。这篇论文阐述了用压制、烧结、选择性表面致密化、表面硬化及根据要求的品质水平可能还有最后珩磨,制造轿车变速器的粉末冶金螺旋齿轮。研究了各种参数,诸如材料组成、横向辗压与热处理的工艺参数对致密化与硬度深度、孔隙形态、显微组织、齿轮齿廓、DIN品质以及表面粗糙度的影响。初步研究是在3轴的总成成对试验台架上进行的,其表明粉末冶金齿轮具有高负载承载能力。