粉末粒度:粉末粒度對齒輪質量有顯著影響。如果粉末粒度過粗,在壓制過程中顆粒間的空隙較大,會導致燒結后的齒輪密度較低,力學性能變差。例如,粗粒度的金屬粉末燒結后的齒輪強度可能只有細粒度粉末燒結齒輪強度的 70% 左右。而粉末粒度過細,雖然可以提高燒結活性,但會使粉末的流動性變差,在模具中填充不均勻,導致齒輪形狀精度降低。
粉末純度:原料粉末的純度直接關系到齒輪的質量。雜質含量高會干擾粉末冶金過程中的物理和化學變化。例如,金屬粉末中含有過多的氧化物雜質,在燒結時會阻礙顆粒間的冶金結合,降低齒輪的強度和韌性。此外,雜質還可能在齒輪內部形成缺陷,如夾雜物,影響齒輪的使用壽命。
粉末形狀:粉末形狀不同,其堆積和壓制特性也不同。球形粉末流動性好,容易在模具中均勻填充,有利于提高齒輪的形狀精度。而不規則形狀的粉末在壓制過程中相互嵌合,能獲得較高的初始密度,但可能會影響粉末的流動性。例如,樹枝狀粉末在壓制時能更好地填充空間,但流動性不如球形粉末,需要更復雜的模具設計和壓制工藝來確保齒輪質量。
種類和比例:在混料過程中添加潤滑劑、粘結劑等添加劑是為了改善粉末的性能。潤滑劑可以減少粉末顆粒之間以及粉末與模具之間的摩擦,有利于壓制。如果潤滑劑添加量不足,會導致壓制壓力增大,模具磨損加劇,并且可能使齒輪出現分層、裂紋等缺陷;而添加量過多會影響粉末的燒結性能,降低齒輪的密度和強度。粘結劑的主要作用是增強粉末顆粒之間的結合力,其比例不當也會對齒輪質量產生類似的不良影響。
混合均勻性:粉末與添加劑的混合均勻程度至關重要。如果混合不均勻,在壓制后的齒輪毛坯中,部分區域可能因為缺少添加劑而出現質量問題,如硬度不均勻、孔隙分布不均等。例如,在燒結過程中,未充分混合的區域可能由于缺乏粘結劑而無法良好地燒結,導致局部強度降低,影響整個齒輪的質量。
壓制壓力:壓制壓力是影響齒輪密度和尺寸精度的關鍵因素。壓力不足時,粉末顆粒之間結合不緊密,燒結后的齒輪密度較低,強度不夠,在使用過程中容易出現磨損和變形。相反,壓力過大可能會導致模具損壞,同時也會使齒輪產生過大的彈性后效,脫模后尺寸發生變化,影響尺寸精度。例如,對于小型粉末冶金齒輪,壓制壓力一般在 300 - 800MPa 之間較為合適,超過這個范圍就可能出現質量問題。
壓制速度:壓制速度過快會產生沖擊力,使粉末在模具中分布不均勻,導致齒輪密度不一致。而且快速壓制可能會使粉末間的空氣來不及排出,形成氣孔,影響齒輪的質量。例如,在高速壓制某些鐵基粉末冶金齒輪時,由于空氣被困在粉末中,燒結后的齒輪內部氣孔率可能會比正常壓制速度下的齒輪高出 20% - 30%。
燒結溫度:燒結溫度對粉末冶金齒輪的質量影響巨大。溫度過低,粉末顆粒之間的擴散和冶金結合不充分,導致齒輪的密度和強度較低。溫度過高則可能會使齒輪發生變形,尤其是對于形狀復雜的齒輪,高溫引起的熱應力可能會導致尺寸精度喪失。例如,鐵基粉末冶金齒輪的燒結溫度一般在 1100 - 1300℃之間,超出這個范圍就需要嚴格控制熱變形等問題。
燒結時間:燒結時間與燒結溫度相互配合。時間過短,同樣會使顆粒間的結合不充分;時間過長,不僅會增加生產成本,還可能會導致齒輪過度燒結,出現晶粒長大等問題,降低齒輪的力學性能。例如,對于銅基粉末冶金齒輪,燒結時間一般在 30 - 90 分鐘之間,過長的燒結時間可能會使銅晶粒長大,導致齒輪的硬度和強度下降。
燒結氣氛:燒結氣氛主要是為了防止粉末在燒結過程中氧化。常用的燒結氣氛有氫氣、氮氣等還原性或惰性氣氛。如果燒結氣氛控制不當,例如氣氛中氧氣含量過高,會使齒輪表面氧化,影響表面質量和力學性能。例如,在氧化性氣氛中燒結的鐵基粉末冶金齒輪,其表面會形成氧化鐵層,降低齒輪的抗疲勞性能和耐磨性。
精加工質量:在精加工過程中,如銑削、磨削等操作的精度直接影響齒輪的最終質量。如果精加工精度不夠,會導致齒形誤差、齒向誤差等問題,影響齒輪的嚙合性能。例如,齒形誤差過大會引起齒輪傳動時的振動和噪聲,降低傳動效率。
熱處理工藝:熱處理可以改善齒輪的力學性能。但如果熱處理參數(如淬火溫度、回火溫度等)控制不當,會導致齒輪出現裂紋、硬度不均勻等缺陷。例如,在淬火過程中,冷卻速度過快可能會使齒輪表面產生淬火裂紋,而回火溫度不足則可能使齒輪內部存在較大的內應力,降低齒輪的韌性。
表面處理效果:表面處理(如鍍層、涂層等)的質量也會影響齒輪的質量。如果鍍層或涂層結合不牢固,在使用過程中容易剝落,不僅不能起到保護作用,還可能會污染傳動系統。而且表面處理不當可能會改變齒輪的尺寸精度,需要嚴格控制處理工藝。
粉末冶金、金屬注射成型、粉末冶金齒輪
光銘集團專注于金屬成形技術及耐磨材料的研發制造,主營產品包括金屬壓制成形及注射成形粉末冶金制品。
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