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1、齒輪零件粉末鍛造成型工藝分析張安民摘要：由于粉末鍛造傳統(tǒng)工藝技術的限制,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在成型加工齒輪中的應用解決了密度較低、尺寸精度和力學性能達不到規(guī)定要求的問題。從目前的技術發(fā)展來看,成型加工齒輪要達到全致密不存在技術障礙,尺寸變化也完全可以達到可控的程度。但是成本也是考慮成型加工齒輪的一個重要因素。生產成型加工齒輪真正困難的是同時達到高密度、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,不同工藝和技術路線生產的齒輪,性能差異很大,而粉末鍛造技術的發(fā)展促進
2、了成型加工齒輪性能的提高和尺寸的穩(wěn)定。近年來發(fā)展起來的溫壓成形、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及其在齒輪制造中的應用可望同時實現(xiàn)高密度、低成本和高精度的齒輪生產。在成本、交貨日期和噪音等方面機加工齒輪難以滿足要求;而粉末冶金零件的基本市場是汽車產業(yè)，作為傳動系統(tǒng)重要零件的齒輪,一般都是通過機械加工法制成的。但是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,對齒輪等零件的要求越來越高,。?適合大批量生產,能滿足汽車工業(yè)對零部件的要求。因此年3月的統(tǒng)計,國內粉末鍛造行業(yè)的汽車市場僅占19%。對于汽車和其他工業(yè)而言,粉末鍛造是生產高強度和形狀復雜齒輪的有效工藝。目前,通過使用高性能
3、的粉末成形、成型加工和特殊的后加工,粉末鍛造工藝已經可以生產出密度超過7.5g/cm3的齒輪。這些技術的使用,已經成功地替代了機加工或其他方法加工的零件。粉末鍛造工藝的成功,使機械工程師設計高性能和較低成本的零件成為可能。目前在汽車上使用的齒輪零件有同步器齒轂、離合器齒轂等,隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,必將對粉末鍛造工業(yè)提出更高的要求。關鍵詞：粉末；鍛造；齒輪；成型工藝前言據(jù)統(tǒng)計，2007年全球汽車產量為7307.2萬輛，比前一年增加了5.1%，排在前5位的依次是日本、美國、中國、德國、韓國，印度位列第10。日本連續(xù)兩年占據(jù)首位，達1159.6萬輛，占全球產量的15.87%。銷量亞軍為美國，
4、達1075.1萬輛，同比減少4.5%；第三位是中國，產量達888.2萬輛，同比增加22%，占全球總量的12.16%。目前中國與印度人口合計約23億，而注冊車輛為3920輛，平均每百人僅為1.7輛。據(jù)預測，今后40年，發(fā)達國家的注冊車輛將增加約1倍，可能超過10億輛，而發(fā)展中國家，特別是東南亞國家，轎車的注冊與生產的發(fā)展速度可能非?？?。根據(jù)美國能源部的資料，2050年發(fā)展中國家轎車的注冊數(shù)量可能會增加到25億輛。粉末冶金產業(yè)包括金屬粉末、金屬粉末制品及粉末冶金生產設備制造企業(yè)。齒輪零件粉末鍛造目前的形勢從20世紀80年代，中國（大陸）改革放以來，經濟發(fā)展日新月異，家電、汽車等產業(yè)的快速
5、發(fā)展，不僅帶動了中國（大陸）粉末冶金零件產業(yè)的發(fā)展，而且，使粉末冶金零件產業(yè)成為世界粉末冶金界關注的焦點之一。進入21世紀以來，亞洲地區(qū)粉末冶金汽車零件（包括摩托車零件）生產的發(fā)展趨勢。可看出，亞洲地區(qū)粉末冶金汽車零件（包括摩托車零件）的生產普遍呈上升態(tài)勢，增長最的是新加坡。汽車零件在粉末冶金零件總產量中所占比率（2006）最高者是日本，高達91%，其次是韓國（86%），中國（大陸）（53%）。汽車零件（包括摩托車零件）在粉末冶金零件總產量中所占比率，在一定程度上，反映了該地區(qū)粉末冶金零件的生產技術水平。粉末鍛造成型技術能夠將此行業(yè)的生產能力提升很高一個層次。齒輪粉末鍛造成型工藝，粉
6、末鍛造工藝粉末鍛造通常是指將粉末燒結的預成形坯經加熱后，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合起來的一種新工藝，并兼兩者的優(yōu)點。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。使粉末鍛件的某些物理和力學性能達到甚至超過普通鍛件的水平，同時，又保持了普通粉末冶金少屑、無屑工藝的優(yōu)點。通過合理設計預成形坯和實行少、無飛邊鍛造，具有成形精確，材料利用率高，鍛造能量消耗少等特點。粉末鍛造的目的是把粉末預成形坯鍛造成致密的零件。1.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、燒結鍛造、和粉末鍛造幾種，粉末鍛造在許多領
7、域中得到了應用。特別是在汽車制造業(yè)中的應用更為突出。原理：利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、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，統(tǒng)稱鍛壓。鍛造是機械制造中常用的成形方法。通過鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松，焊合孔洞，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡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
