1、齒輪零件粉末鍛造成型工藝分析齒輪零件粉末鍛造成型工藝分析張安民摘要摘要：由于粉末鍛造傳統(tǒng)工藝技術(shù)的限制成型加工齒輪密度較低影響了齒輪的性能。溫壓成形、高速成形、成型加工硬化、高溫成型加工、熔滲、HVC粉末成形和齒輪表面致密化等技術(shù)在成型加工齒輪中的應(yīng)用解決了密度較低、尺寸精度和力學(xué)性能達(dá)不到規(guī)定要求的問(wèn)題。從目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看成型加工齒輪要達(dá)到全致密不存在技術(shù)障礙尺寸變化也完全可以達(dá)到可控的程度。但是成本也是考慮成型加工齒輪的一個(gè)重要因

2、素。生產(chǎn)成型加工齒輪真正困難的是同時(shí)達(dá)到高密度、低成本和高精度。成型加工齒輪的性能與粉末鍛造工藝密切相關(guān)不同工藝和技術(shù)路線生產(chǎn)的齒輪性能差異很大而粉末鍛造技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了成型加工齒輪性能的提高和尺寸的穩(wěn)定。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的溫壓成形、高速成形、成型加工硬化、高溫成型加工、熔滲和齒輪表面致密化等技術(shù)及其在齒輪制造中的應(yīng)用可望同時(shí)實(shí)現(xiàn)高密度、低成本和高精度的齒輪生產(chǎn)。在成本、交貨日期和噪音等方面機(jī)加工齒輪難以滿足要求而粉末冶金零件的基本市場(chǎng)是

3、汽車產(chǎn)業(yè)，作為傳動(dòng)系統(tǒng)重要零件的齒輪一般都是通過(guò)機(jī)械加工法制成的。但是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展對(duì)齒輪等零件的要求越來(lái)越高。適合大批量生產(chǎn)能滿足汽車工業(yè)對(duì)零部件的要求。因此年3月的統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)粉末鍛造行業(yè)的汽車市場(chǎng)僅占19%。對(duì)于汽車和其他工業(yè)而言粉末鍛造是生產(chǎn)高強(qiáng)度和形狀復(fù)雜齒輪的有效工藝。目前通過(guò)使用高性能的粉末成形、成型加工和特殊的后加工粉末鍛造工藝已經(jīng)可以生產(chǎn)出密度超過(guò)7.5gcm3的齒輪。這些技術(shù)的使用已經(jīng)成功地替前言前言據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007

4、年全球汽車產(chǎn)量為7307.2萬(wàn)輛，比前一年增加了5.1%，排在前5位的依次是日本、美國(guó)、中國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)，印度位列第10。日本連續(xù)兩年占據(jù)首位，達(dá)1159.6萬(wàn)輛，占全球產(chǎn)量的15.87%。銷量亞軍為美國(guó)，達(dá)1075.1萬(wàn)輛，同比減少4.5%；第三位是中國(guó)，產(chǎn)量達(dá)888.2萬(wàn)輛，同比增加22%，占全球總量的12.16%。目前中國(guó)與印度人口合計(jì)約23億，而注冊(cè)車輛為3920輛，平均每百人僅為1.7輛。據(jù)預(yù)測(cè)，今后40年，發(fā)達(dá)國(guó)家的注冊(cè)車輛

5、將增加約1倍，可能超過(guò)10億輛，而發(fā)展中國(guó)家，特別是東南亞國(guó)家，轎車的注冊(cè)與生產(chǎn)的發(fā)展速度可能非?？?。根據(jù)美國(guó)能源部的資料，2050年發(fā)展中國(guó)家轎車的注冊(cè)數(shù)量可能會(huì)增加到25億輛。粉末冶金產(chǎn)業(yè)包括金屬粉末、金屬粉末制品及粉末冶金生產(chǎn)設(shè)備制造企業(yè)。齒輪零件粉末鍛造目前的形勢(shì)從20世紀(jì)80年代，中國(guó)（大陸）改革放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展日新月異，家電、汽車等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，不僅帶動(dòng)了中國(guó)（大陸）粉末冶金零件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且，使粉末冶金零件產(chǎn)業(yè)成為世界

6、粉末冶金界關(guān)注的焦點(diǎn)之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，亞洲地區(qū)粉末冶金汽車零件（包括摩托車零件）生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)?？煽闯?，亞洲地區(qū)粉末冶金汽車零件（包括摩托車零件）的生產(chǎn)普遍呈上升態(tài)勢(shì)，增長(zhǎng)最的是新加坡。汽車零件在粉末冶金零件總產(chǎn)量中所占比率（2006）最高者是日本，高達(dá)91%，其次是韓國(guó)（86%），中國(guó)（大陸）（53%）。汽車零件（包括摩托車零件）在粉末冶金零件總產(chǎn)量中所占比率，在一定程度上，反映了該地區(qū)粉末冶金零件的生產(chǎn)技術(shù)水平。粉末鍛造成型技

7、術(shù)能夠?qū)⒋诵袠I(yè)的生產(chǎn)能力提升很高一個(gè)層次。齒輪粉末鍛造成型工藝，粉末鍛造工藝粉末鍛造通常是指將粉末燒結(jié)的預(yù)成形坯經(jīng)加熱后，在閉式模中鍛造成零件的成形工藝方法。它是將傳統(tǒng)粉末冶金和精密鍛造結(jié)合起來(lái)的一種新工藝，并兼兩者的優(yōu)點(diǎn)。可以制取密度接近材料理論密度的粉末鍛件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺點(diǎn)。使粉末鍛件的某些物理和力學(xué)性能達(dá)到甚至超過(guò)普通鍛件的水平，同時(shí)，又保持了普通粉末冶金少屑、無(wú)屑工藝的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)預(yù)成形坯和實(shí)行少、無(wú)飛

8、邊鍛造，具有成形精確，材料利用率高，鍛造能量消耗少等特點(diǎn)。粉末鍛造的目的是把粉末預(yù)成形坯鍛造成致密的零件。1.1.粉末分析及鍛造原理粉末分析及鍛造原理目前，常用的粉末鍛造方法有粉末冷鍛、鍛造燒結(jié)、燒結(jié)鍛造、和粉末鍛造幾種，粉末鍛造在許多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。特別是在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用更為突出。原理：利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造和沖壓同屬塑性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱鍛壓。鍛

9、造是機(jī)械制造中常用的成形方法。通過(guò)鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松，焊合孔洞，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。鍛造按成形方法則可分為自由鍛、模鍛、冷鐓、徑向鍛造、擠壓、成形軋制、輥鍛、輾擴(kuò)等。坯料在壓力下產(chǎn)生的變形基本不受外部限制的稱自由鍛，也稱開式鍛造。其他鍛造方法的坯料變形都受到模具的限制，稱為閉模式鍛造。成形軋制、輥鍛、輾擴(kuò)等的成形工具與