齿轮还能用粉末压出来？这种工艺你见过没

齿轮制造有滚齿、铣齿、插齿等等各种工艺，今天展示的齿轮是用金属粉末压出来的，也就是粉末冶金工艺。先来段视频看看有什么不同：

视频资料，请在WiFi下观看

粉末冶金齿轮是各种汽车发动机中普遍使用的，虽然在大批量的情况下是非常经济实用的，不过在其他方面也有待改进的地方。下面就来看看粉末冶金齿轮相关知识。

什么是粉末冶金

是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。

优点

1、一般粉末冶金齿轮制造工序少。

2、用粉末冶金法制造齿轮时，材料利用率可达95%以上。

3、粉末冶金齿轮的重复性非常好。因为粉末冶金齿轮是用模具压制成形的，在正常使用条件下，一副模具约可压制几万至几十万件齿轮压坯。

4、粉末冶金法可将几个零件一体化制造。

5、粉末冶金齿轮的材料密度是可控的。

6、在粉末冶金生产中，为便于成形后从压模中脱出压坯，压模工作面的粗糙度都非常好。

缺点

1、必须要批量生产，一般来说，批量5000件以上比较适合用粉末冶金工艺生产。

2、尺寸大小受到压机压制能力的限制。压机一般都几吨到几百吨压力，直径基本是在110mm以内都可以制作成粉末冶金。

3、粉末冶金齿轮受结构限制。由于压制和模具上的原因，一般不适宜生产蜗轮、人字形齿轮和螺旋角大于35°的斜齿轮。斜齿轮一般建议把斜齿设计在15°以内。

4、粉末冶金齿轮的厚度受到限制。模腔深度和压机行程必须是齿轮厚度的2～2.5倍，同时考虑到齿轮高度纵向密度的均匀性，因此粉末冶金齿轮的厚度也是很重要的。

工艺特点

1、 制品的致密度可控，如多孔材料、好密度材料等。

2、 晶粒细小、显微组织均匀、无成分偏析。

3、 近型成形，原材料利用率＞95%。

4、 少无切削，切削加工仅40%~50% 。

5、 材料组元可控，利于制备复合材料。

6 、制备难溶金属、陶瓷材料与核材料。

工艺基本流程

1、制粉

制粉是将原料制成粉末的过程，常用的制粉方法有氧化物还原法和机械法。

2、混料

混料是将各种所需的粉末按一定的比例混合，并使其均匀化制成坯粉的过程。分干式、半干式和湿式三种，分别用于不同要求。

3、成型

成型是将混合均匀的混料，装入压模重压制成具有一定形状、尺寸和密度的型坯的过程。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。

4、烧结

烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

5、后处理

烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。

粉末冶齿轮是少切屑、无切屑的高新技术的产物

粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中难以单独统计，但无论是按重量还是按零件数量，粉末冶金齿轮在汽车、摩托车中所占的比例都远远大于其他领域中的粉末冶金零件。因此，从汽车、摩托车在整个粉末冶金零件中所占比例的上升可以看出，粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中处于飞速发展的地位。如果按零件特点来分，齿轮属于结构类零件，而结构类零件在整个铁基零件中所占的绝对重量也远远大于其他几类，粉末冶金零件。

种类应用

粉末冶金齿轮是各种汽车发动机中普遍使用的粉末冶金零件，通过一次成形和精整工艺，不需要其他后处理工艺，可以完全达到尺寸精度要求，尤其是齿形精度。因此，与用传统机械加工方法制造相比，在材料投入和制造上都大大减少，它是体现粉末冶金特点的典型产品。粉末冶金零件配套举例配套类别零部件名称:汽车发动机;凸轮轴、曲轴正时带轮，水泵、油泵带轮，主动、从动齿轮，主动、从动链轮，凸轮，轴承盖，摇臂，衬套，止推板，气门导管，进、排气门阀座汽车变速箱;各种高低速同步器齿毂及组件，离合器齿轮，凸轮、凸轮轴，滑块，换挡杆，轴套，导块，同步环摩托车零件:从动齿轮及组件，链轮，起动棘爪，棘轮，星形轮，双联齿轮，副齿轮，变速齿轮，推杆凸轮，轴套，滑动轴承，定心套，从动盘，进、排气门阀座汽车、摩托车油泵:各种油泵齿轮、齿毂，各种油泵转子，凸轮环汽车、摩托车减振器各种活塞，底阀座，导向座压缩机各种活塞，缸体，缸盖，阀板，密封环农机产品各种轴套，转子，轴承其他:分电器齿轮，行星齿轮，内齿盘，组合内齿轮，各种不锈钢螺母，磁极。

发展前景

虽然粉末冶金行业已经经过了近10年的高速发展，但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距:

(1)企业多，规模小，经济效益与国外企业相差很大。

(2)产品交叉，企业相互压价，竞争异常激烈。

(3)多数企业缺乏技术支持，研发能力落后，产品档次低，难以与国外竞争。

(4)再投入缺乏与困扰。

(5)工艺装备、配套设施落后。

(6)产品出口少，贸易渠道不畅。随着我国加入WTO以后，以上种种不足和弱点将改善，这是因为加入WTO后，市场逐渐国际化，粉末冶金市场将得到进一步扩大的机会;而同时随着国外资金和技术的进入，粉末冶金及相关的技术水平也必将得到提高和发展。

粉末锻造新工艺及其对齿轮的影响

1、粉末锻造齿轮的高速压制

瑞典开发了高速压制的工艺。这种工艺的开发使高密度和超过5 kg的大型粉末锻造零件的开发成为可能，它使粉末能在20 ms以内被压缩，而且在300 ms内多次压制还可以进一步提高密度。

高速压制作为大批量的生产方法可以突破目前粉末锻造的局限性。传统压制成形要求高的成形压力，而成形压力又受到压机吨位的限制，高速压制则不受此限制。基于预合金化和扩散合金化的粉末密度可以达到7.4~7.7 g/cm3，这种新型的制造技术最近引入到了粉末锻造行业。

2、齿轮成型加工硬化

成型加工硬化是将粉末锻造的成型加工与提高材料性能的淬火热处理工序合二为一，以降低成本。成型加工硬化工艺可以省去成型加工后热处理工序，同时可以获得高强度和高硬度的性能，从而降低生产成本。此外，淬火时会产生高的残余内应力并且使零件发生变形，给控制零件尺寸公差带来困难。成型加工硬化工艺，由于成型加工后的冷却速度远低于淬火的冷却速度，因而可以使变形减少到最小。因此成型加工硬化工艺适用于难以处理的大型以及形状复杂的零件。

3、高温成型加工

高温成型加工是提高强度的一项重要措施。通过高温成型加工，可以使一部分氧化物还原、提高原子的扩散速率和增加成分均匀性，可以使孔隙充分球化和孔隙间距更大，适合于新型粉末锻造材料例如高速钢、不锈钢和高温合金等。这样，可提高零件的密度、机械性能、轴向/ 旋转弯曲疲劳强度、耐蚀性和物理性能。

但是，也存在一些弊端，例如设备损耗加大、能耗增加、炉子维护成本增加、生产率降低、零件变形加大、零件的同轴度降低、低冷却速率以及其他工艺问题。因此，粉末锻造零件高温成型加工，将会增加一些额外的成本。

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内容来源：数控达人

本期编辑：小艾
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来源：世界先进制造技术论坛