Pièces pressées par métallurgie des poudres

Description du produit

En tant que pièce de transmission importante, les engrenages jouent un rôle clé dans les automobiles. La densité et la dureté de l'engrenage sont étroitement liées aux performances du matériau et au processus de préparation. La technologie de compactage avancée augmente la densité des poudres compactes et améliore les performances des produits de la métallurgie des poudres ; dans le même temps, la précision dimensionnelle des pièces pressées par métallurgie des poudres Gear peut être améliorée et la forme peut être plus complexe. Ce qui suit traite d'abord du nouveau procédé de métallurgie des poudres et de son impact sur les engrenages.

1. 1 Formage par compression à chaud

La technologie de pressage à chaud est une nouvelle technologie de formage de matrices rigides développée dans les années 1990 et appliquée industriellement pour fabriquer des pièces de métallurgie des poudres à base de fer à haute résistance. Cette technologie maintient non seulement les caractéristiques de base de haute productivité et de haute précision dimensionnelle du processus de moulage traditionnel, mais augmente également la densité des pièces (7,20-7.35g/cm3) à moindre coût. En raison de l'augmentation de la densité des pièces, ses propriétés mécaniques globales ont été considérablement améliorées et le champ d'application s'est rapidement élargi, créant les conditions pour tirer pleinement parti des avantages techniques de la métallurgie des poudres.

La densification de la technologie de pressage à chaud est principalement obtenue en réduisant le taux d'écrouissage et le degré des particules de poudre de fer à la température de pressage à chaud et en réduisant la résistance à la déformation plastique des particules de poudre de fer. De plus, le réarrangement des particules au cours du processus de formage peut également augmenter la densité. Des pièces à base de fer fritté avec une résistance à la traction de 1500 MPa ont été préparées jusqu'à présent. Ford Motor Company a utilisé un moyeu de turbine à vitesse variable à fluide thermobarique d'une masse de 1,2 kg sur le moteur. La clé du procédé de pressage à chaud est de fabriquer des pièces de métallurgie des poudres à base de fer hautes performances à moindre coût, et de trouver un meilleur point de combinaison entre performance et coût pour les pièces automobiles. Les avantages du pressage à chaud sont les suivants : haute densité à l'état vert et densité frittée, haute résistance à l'état vert, faible pression de démoulage et faible effet résiduel élastique.

1. 2 Pressage à grande vitesse

La Suède a développé un procédé de pressage à grande vitesse. Le développement de ce procédé permet de développer des pièces en métallurgie des poudres à haute densité et à grande échelle dépassant 5kg. Il permet à la poudre d'être compressée en 20 ms, et la densité peut encore être augmentée par de multiples compressions en 300 ms. En tant que méthode de production de masse, le pressage à grande vitesse peut briser les limites de la métallurgie des poudres actuelle. Le formage à la presse traditionnel nécessite une pression de formage élevée, et la pression de formage est limitée par le tonnage de la presse, tandis que le pressage à grande vitesse n'est pas soumis à cette limitation. La densité de poudre basée sur le pré-alliage et l'alliage par diffusion peut atteindre 7,4-7,7 g/cm3. Cette nouvelle technologie de fabrication a récemment été introduite dans l'industrie de la métallurgie des poudres. La densification du pressage à grande vitesse est principalement réalisée par la forte onde de choc générée par le marteau à commande hydraulique. La masse du marteau et la vitesse de pressage déterminent l'amplitude de l'énergie d'impact et le degré de densification. Grâce à la commande hydraulique, les performances de sécurité sont élevées. Grâce à un contrôle de processus approprié, le retour élastique non axial peut éviter les défauts microscopiques du compact vert. Pour le pressage à grande vitesse, il est possible d'effectuer des pressages multiples sans augmentation significative de la densité des pressages répétés après le premier pressage avec des presses classiques. Parce que l'énergie d'impact de 4kJ est la même que celle de deux énergies d'impact de 2kJ, la densité de pressage est la même. Par conséquent, une presse moyenne peut être utilisée pour obtenir une densité élevée grâce à plusieurs pressages. La suppression de plusieurs chocs peut également être effectuée rapidement car l'intervalle de temps entre chaque choc est inférieur à 300 ms. Ce type de presse peut utiliser l'ordinateur pour contrôler avec précision la course et l'énergie d'impact du marteau, et le processus de production des pièces pressées par celui-ci est fondamentalement le même que le processus de formage traditionnel.

La densité des compacts de poudre traditionnels est faible au milieu et élevée aux deux extrémités, ce qui peut facilement provoquer un retrait excessif au milieu après le frittage et affecter la précision dimensionnelle des pièces. Les pièces pressées à grande vitesse ont une distribution de densité plus uniforme. Après le frittage, la différence de taille entre la partie médiane et la partie finale sera plus petite, ce qui améliorera la cohérence de la taille de la pièce. Si le formage à grande vitesse est combiné avec d'autres procédés, les performances des matériaux seront grandement améliorées. La densité de la poudre pré-alliée ASTALOY CrM avec une teneur en carbone de 0.4 % peut atteindre 7,5 g/cm3 après un pressage à grande vitesse, et la résistance à la traction peut atteindre 1220 MPa après une haute température frittage à 1250 degrés, et la résistance à la traction peut atteindre 1380 après frittage et durcissement à 1120 degrés. MPa. On peut voir que les performances des pièces pressées à grande vitesse ont atteint un niveau supérieur. En tant que processus entre le formage traditionnel des poudres et le forgeage des poudres, le pressage à grande vitesse présente des avantages évidents. En raison de ses bonnes performances en termes de coût, il a une large gamme d'applications. Plus précisément, ses avantages sont : une densité élevée et uniformément répartie, une productivité élevée, de grandes pièces de plusieurs kilogrammes peuvent être produites, de petites séquelles élastiques et une grande précision, et des pièces de longueur et de diamètre relativement grands peuvent être produites (rapport de diamètre long jusqu'à 6,0) . La technologie de pressage à grande vitesse est toujours en développement continu. Au stade initial de développement, il ne pouvait former que des pièces simples telles que des barillets droits sans marches, mais il a maintenant développé des pièces plus complexes pouvant former une marche. Cependant, d'autres pièces aux formes plus complexes ne peuvent pas être produites à l'heure actuelle, ce qui est également une raison importante pour laquelle la technologie de pressage à grande vitesse est limitée.

1.3 Durcissement par frittage

Le durcissement par frittage est la combinaison du processus de traitement thermique de frittage et de trempe de la métallurgie des poudres pour améliorer les propriétés des matériaux, afin de réduire les coûts. Le processus de durcissement par frittage peut économiser le processus de traitement thermique post-frittage et, en même temps, peut obtenir des propriétés de résistance et de dureté élevées, réduisant ainsi les coûts de production. De plus, de fortes contraintes internes résiduelles seront générées lors de la trempe et les pièces seront déformées, ce qui rendra difficile le contrôle de la tolérance dimensionnelle des pièces. Dans le processus de durcissement par frittage, étant donné que la vitesse de refroidissement après le frittage est bien inférieure à celle de la trempe, la déformation peut être minimisée. Par conséquent, le processus de durcissement par frittage convient aux pièces de grande taille et de forme complexe difficiles à manipuler. Les aciers trempés par frittage sont généralement utilisés pour fabriquer des pièces de moyenne à haute densité. En général, les principaux éléments d'alliage de la poudre de fer à durcissement par frittage sont le molybdène, le manganèse, le chrome, le cuivre et le nickel. Les matériaux contenant ces éléments d'alliage ont une trempabilité suffisamment élevée pour être durcis lors du refroidissement par frittage. Après frittage et durcissement, la structure métallographique de l'alliage est principalement de la martensite, en plus d'une petite quantité de perlite fine, de bainite et d'austénite retenue ; en fonction de la température et du temps de frittage, il peut y avoir une petite quantité de régions riches en nickel. Selon les conditions réelles de frittage et les exigences spécifiques des pièces, la composition chimique est correctement ajustée et la dureté et les performances requises peuvent être obtenues après refroidissement. Selon les rapports de la littérature, un grand nombre d'engrenages trempés frittés ont été appliqués à des mécanismes de transmission tels que des automobiles. Par rapport au procédé traditionnel, il réduit le coût de production, mais ne diminue en rien les performances. Ces pièces pressées par métallurgie des poudres Gear ont une grande précision dimensionnelle, un faible bruit, une haute résistance, une bonne résistance à l'usure et à la corrosion. Les engrenages de Ningbo Dongmu (NB TM) Co., Ltd. sont durcis par frittage, la densité est supérieure à 7.0 g/cm3 et la dureté est supérieure à HRC40 après revenu. Par rapport à la méthode traditionnelle, le coût est réduit de 10% et le risque de déformation par trempe est réduit.

1. 4 Frittage à haute température

Le frittage à haute température est une mesure importante pour améliorer la résistance. Grâce au frittage à haute température, une partie de l'oxyde peut être réduite, le taux de diffusion des atomes peut être augmenté et l'uniformité de la composition peut être augmentée, et les pores peuvent être entièrement sphéroïdisés et l'espacement des pores peut être plus grand. Il convient aux nouveaux matériaux de la métallurgie des poudres tels que l'acier rapide, l'acier inoxydable et les alliages à haute température. De cette manière, la densité, les propriétés mécaniques, la résistance à la fatigue en flexion axiale/rotative, la résistance à la corrosion et les propriétés physiques de la pièce peuvent être améliorées. Cependant, il existe également certains inconvénients, tels qu'une perte d'équipement accrue, une consommation d'énergie accrue, des coûts de maintenance du four accrus, une productivité réduite, une déformation accrue des pièces, une coaxialité réduite des pièces, de faibles taux de refroidissement et d'autres problèmes de processus. Par conséquent, le frittage à haute température des pièces en métallurgie des poudres augmentera certains coûts supplémentaires. Pour les matériaux à base de fer, le frittage à haute température convient aux situations suivantes : les matériaux nécessitent un frittage à haute température, tels que les nouveaux matériaux à base de fer contenant du silicium, l'acier inoxydable haute performance ; le frittage à haute température est la méthode la plus efficace ou la seule qui puisse répondre aux exigences ; le frittage à haute température peut réduire les processus ou d'autres équipements, tels que le passage du pressage secondaire au pressage primaire ; pré-alliage ou frittage de poudre pré-mélangée, à ce moment, en raison de la réduction de certains oxydes, le degré d'alliage augmente, les performances de durcissement s'améliorent et les propriétés mécaniques s'améliorent. Une raison importante des performances instables des engrenages frittés est la ségrégation de la poudre mélangée. Par frittage à haute température, l'effet de ségrégation peut être considérablement réduit ou éliminé. Le frittage à haute température est nécessaire pour certains matériaux, d'autre part, les matériaux existants n'atteignent pas leur plein potentiel lors du frittage à des températures plus basses. Pour exploiter pleinement le potentiel de ces matériaux, qui exige qu'ils aient une dureté apparente élevée, une résistance aux chocs et une résistance à la traction extraordinaires, le frittage à haute température doit également être utilisé. Les pièces de métallurgie des poudres avec ces propriétés seront très compétitives ; bien que selon une analyse étrangère, le frittage à haute température augmentera le coût d'environ 10 à 15 %.

1.5 Infiltration

L'infiltration consiste à faire fondre d'autres matériaux (principalement du cuivre pour les pièces frittées à base de fer) lors du processus de frittage et de s'infiltrer dans le corps fritté sous l'action de la capillarité et de la gravité pour améliorer la densité et les performances de la pièce. En général, le coût des matières premières est élevé, et le cuivre diffuse dans la matrice squelette et génère une grande quantité de phase liquide lors de l'infiltration, et la taille change fortement. L'engrenage infiltré de cuivre de Ningbo Dongmu Company a une masse de 2700 g et une hauteur de plus de 70 mm ; après frittage et traitement d'infiltration, la dureté de l'engrenage est HRB85 et la masse volumique globale est de 7,3 g/cm3.

Processus de moulage par injection de métal

Systèmes de détection