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最近在评估一个小模数齿轮的工艺路线,传递功率不大,传动比固定,之前是用的45钢调质后滚齿,现在想试试粉末冶金。主要是想问下实际使用中的耐磨情况咋样,硬度能做多高?跑合之后磨损率跟常规机加工的比起来差距有多大?有没有人拿同规格的粉冶齿轮和45钢齿轮做过对比试验,跑个几十万次之后看齿面磨损量?另外粉冶齿轮齿面能不能做渗碳或者感应淬火这些后处理?
粉末冶金齿轮耐磨性主要看密度和热处理。我们做的是Fe-Cu-C系,压制密度做到6.8g/cm³以上,齿部表面密度能到7.0,烧结后整体渗碳淬火,齿面硬度能到HRC58-62,孔隙率控制在8%以内。装在小型减速机上跑过对比试验,同规格的粉冶齿轮和45钢调质齿轮,在润滑充分、转速1500rpm、扭矩恒定5N·m的条件下,寿命试验跑到100万次停机检查,粉冶齿轮的齿面磨损量比45钢调质件还低15%-20%,主要是因为孔隙能储油形成自润滑。但前提是工况不能太差,如果冲击载荷大或者润滑跟不上,孔隙反而会成为裂纹源,崩齿的风险比实心件高得多。
想问一下你那个小模数齿轮模数多大、传递扭矩多少?粉末冶金齿轮不是所有工况都适用,要是传递功率超过2kW或者冲击载荷明显,慎用。之前我们有个项目,传递功率3kW、转速3000rpm,用Fe-Ni-Mo体系的粉冶齿轮,跑了两千小时不到齿根就出现疲劳裂纹了,换成20CrMnTi渗碳淬火的就没事。粉冶齿轮的优势主要在中低载荷、平稳传动、自润滑需求高的场合,别被厂家的宣传忽悠了。
直接说我们厂的干法,密度做不上去就别勉强。我们用的是温压工艺,压制压力提到800MPa以上,齿部密度能做到7.2g/cm³,烧结温度1120℃保温2小时,之后齿面高频感应淬火,硬化层深度0.5-0.8mm,硬度HRC55-60。装在电动工具齿轮箱里实测,连续工作500小时齿面磨损量<5μm,客户用了三年没反馈过磨损问题。不过成本比45钢滚齿高40%左右,批量小于5000件的话单件成本压不下来。