X-GEAR - mech-ing.commech-ing.com/x-gear/Sintered-Steels-bg.pdf · Höganäs • ......

Slide 1

XX--GEARGEARРазработване на зъбни предавки и нови

зъбни системиКвалификационна лекция

Синтеровани стомани

Slide 2

• Прахова металургия• Железен прах

– Производство на железен прах• Разпрашаване с вода - процесът на

Höganäs

• Производствен ПМ процес– Студено пресоване– Синтероване– Допълнително уплътняване

• Валцоване• Метод на уплътняване чрез лазер• Дробеструйно уплътняване

– Свойства• Висока плътност на матрицата на

синтерованите изделия (детайли),• Висока плътност на повърхността на

синтерованите изделия (детайли)

• Доставчици на стоманен прах• Производители на синтеровани

зъбни колела– Höganäs AB

• Избор на синтерoвани стомани– Astaloy

• Astaloy 85 Mo• Astaloy Mo

СъдържаниеСъдържание нана лекцияталекцията

• Получаване на образци заизпитания на умора привъртящо огъване (RBF)

– Дефиниция за умора приогъване (Bending Fatigue Definition)

– Навъглеродяване• Получаване на образци за

изпитания на контактна умора(CF)

– Дефиниция за контактна умора(Contact Fatigue Definition)

– Навъглеродяване• Резултати от повърхностното

уплътняване• Резултати от изпитанията за

контактна умора (CF)– Стоманa клас 17CrNiMo6– Заключения въз основа на

резултати от изпитания за CF• Заключения въз основа на

резултати от изпитания за RBF

Slide 3ПраховаПрахова металургияметалургия

Източник: Interantional Powder Metallurgy Directory, 2008, www.impd.net.

Дефиниция:Праховата металургия (ПМ) обхваща получаванетона черни и цветни метали (и техните сплави) подформа на прах и производството на детайли(изделия) от такива прахове по така наречения ПМпроцес.

• ПМ предлага редица предимства при производството на изделия (детайли): – Има определени метали, особено тези с много висока температура на топене– волфрам, молибден,

тантал и др. – които са много трудни за производство посредством топене и отливане, при тяхПМ е единствената икономическа алтернатива. От тези метали могат да се правят синтерованиполуфабрикати, които на свой ред да се преработват в продукти като жички за лампи. Трудно е да сеполучат сплави и от високотопими метали и метали с ниска температура на топене (синтерованимедно-волфрамови или сребърно-кадмиеви електрически контакти). ПМ получава тези псевдоспави.

– Методът на ПМ дава възможност да се произвеждат изделия с контролирана пористост, които немогат лесно да бъдат произведени чрез друг алтернативен процес. Първите пористи бронзовилагери, пропити с машинно масло (задържащи това масло в себе си и следователно само-смазващисе) са произведени в началото на 20-ти век и остават важен ПМ продукт и днес. Филтрите отсинтерован порест бронз и от неръждаема стомана също спадат към тази категория.

– По метода на ПМ може да се произведат изделия (детайли) от два и повече метала, които савзаимно неразтворими както в твърдо, така и в течно състояние или да се произведат композитичрез смесване на метални с неметални прахове (например фрикционни маттериали за изработванена елементи от спирачни системи; диамантени инструменти, при които малки диамантени сегментиса равномерно разположени в матрицата или керамично подсилени композити с метална матрица-синтеровани алуминиеви сплави с карбиди или нитриди). Може би най-успешни от всички продукти втази категория са волфрамовите карбиди, свързан с кобалт (твърдосплавни материали), използваниза производство на режещи инструменти, за пробиване на скални материали и за износващи сечасти.

Slide 4ПраховаПрахова металургияметалургия• Производството на легирани прахове и от тях-на високояки материали като

инструментални / бързорезни стомани и на така наречените суперсплави (на никеловаоснова) е област с нарастващо значение, Това са продукти с по-добри качества от тези, постигнати чрез обикновените методи.

• ПМ технологията в момента е предпочитан метод за производство на нови мощнипостоянни магнити от сплав неодим-желязо-бор, използвана в електромотори и за новивидове слаби магнити, също с приложение в електромотори и като сензори.

• Към момента най-голям в количествено отношение пазар за ПМ е този за конструкционниизделия (детайли). Последните са продукти предимно на основа желязо, но се произвеждатсъщо и значителни количества медни, месингови, бронзови и алуминиеви ПМ изделия. Първите ПМ конструкционни изделия, произведени в средата на 20-ти век, са имали по-слаби механични свойства в сравнение с тези на еквивалентните части, произведени чрезковане или машинна обработка на заготовки, но били напълно подходящи за целеватаупотреба. ПМ процесът позволил изделията да бъдат направени в окончателна форма (net shape) с по-ниски разходи и причината за тяхната употреба била чисто икономическа. Презпоследните 30 години ПМ се радва на продължителна конкурентоспособност, като станавъзможно да се произвеждат ПМ изделия с висока плътност, със свойства, равни и дорипо-добри на тези на произведените по традиционните пътища – оттук произтичапродължителният глобален ръст на приложението на ПМ особено в автомобилнатаиндустрия.

Източник: Interantional Powder Metallurgy Directory, 2008, www.impd.net.

Slide 5ЖелезенЖелезен прахпрах

Железни и стоманени прахове като изходна суровина за производство насинтеровани изделия (детайли), се произвеждат в много страни по света.Световното потребление на такива прахове расте все по-бързо презпоследните няколко десетилетия и достига 770 000 метрични тона в края на2002.

През последните 30 години, качеството нажелезните и стоманените прахове постоянносе подобрява и спектърът на наличнитетърговски марки се разширява.

През същия период технологиите иоборудването, използвани при формоване исинтероване на изделията сеусъвършенстват все повече. Това развитиедовежда до значително разширяване наобсега на приложения за синтерованитежелезни и стоманени изделия.

Източник: Hoganas, 2004, Hoganas handbook for sintered components.

Slide 6ЖелезенЖелезен прахпрах

Железни и стоманени праховеЖелезни и стоманени прахове

Гъбесто желязоSponge Iron

Гъбесто желязоSponge Iron

Разпрашено желязоAtomised Iron

Разпрашено желязоAtomised Iron

• Частиците от гъбесто желязо се различават от разпрашеното по своята морфология-теса сюнгероподобни за разлика от разпрашените, които са плътни. Това се отразява нафизичните и технологични свойства. Праховете от гъбесто желязо притежават по-ниска пресуваемост.

• По тази причина тези прахове не са подходящи за производство на високояки изделия, които изискват висока плътност. За производството на зъбни колела най-подходящи сажелезните прахове, получени чрез разпрашаване с вода.

Дефиниция на железния прах:Прахът е сухо, обемисто твърдо тяло, съставено от голям бройфини частици, които могат да изтичат свободно, когато саразклатени или наклонени. Праховете са специален подкласна гранулираните материали.

Slide 7ПроизводствоПроизводство нана легиранлегиран железенжелезенпрахпрах

- Дифузионно легиран прах: прахообразните легиращи елементи сесмесват с частиците железен прах с ниско въглеродно съдържание и сесвързват чрез дифузия по време предварително нагряване доопределена температура в защитна газова среда ;

- Предварително легиран прах: легиращите елементи се добавят къмстопената стомана преди разпрашаване на стопилката;

- Хибриден предварително легиран прах: комбинация от горните методи.

• Предварително легираните прахове показват по-добри механични свойства и са по-хомогенни отдифузионно легираните, но последните са по-лесни за формоване (пресоване) и ако се изисква, сместа от прахове може лесно да бъдемодифицирана чрез повторно смесване сдопълнително количество железен прах или слегиращи елементи. Един сериозен недостатъкна дифузионно легираните прахове е, че сместаот прахове лесно сегрегира по време натранспортиране или работа с нея.

• Главните легиращи елементи са:Cu,Ni,Cr,Mo Mo.


Slide 8ПроизводственПроизводствен процеспроцес• При изработването на изделия праховата металургия (ПМ) предлага по-високо

оползотворяване на материалите и по-ниска консумация на енергия поотношение на машинните операции на сортово-прокатна стомана. Днес ПМ сеизползва в автомобилната промишленост за направата на двигателни итрансмисионни части със сложна геометрия и ниски до средни натоварвания.

• При разглеждане на производството назъбни колела, закаляването е същественпроцес, за да се постигне градиент натвърдост на повърхността на зъбнотоколело.

• Зъбни колела с наклонени зъби, използванив автомобилните скоростни кутии, понастоя-щем се правят от ковани стомани, понежеобикновената ПМ стомана не отговаря наизискванията за висока издръжливост итесни толеранси. Нов ПМ процес и новипрахове се изследват в момента, за да бъдеподобрена якостта и устойчивостта на уморана синтерованите зъбни колела.


Slide 9ПроизводственПроизводствен процеспроцес

• Процесът прахова металургия (ПМ) включва 4 основни етапа:– Смесване на изходните прахове;– Компактиране (най-често пресоване);– Синтероване;– Допълнително обработване (калиброване, пропиване, ТО, повърхност-

но уплътняване).


• Щом основният материал е получен под формата на прах, състоящ сеот индивидуални частици, той се смесва с праховете на легиращитеелементи. След това праховата смес се насипва в пресформа, къдетопод влияние на сравнително ниско усилие (400-800 MPa) се получаваизделие с форма и размери близки до крайните и слаба кохерентнаструктура (студено заваряване). Това е т.нар.”сурово (green) изделие”. Следва синтероването при висока температура (под точката натопене), по време на което се създават дифузионните “мостчета” и сеоформя структурата на матрицата, притежаваща определена якост ихарактерната остатъчна пористост. Накрая изделията може да бъдатподложени на допълнителна обработка с цел да се постигнатопределени специфични свойства, например да се уплътниповърхността. Това води до повишаване на повърхностната твърдост.

Slide 10

Синтероването е топлинна обработка, в следствие на коятопресованите части придобиват окончателни свойства. Частитесе загряват в контролирана атмосфера до Т < от точката натопене на основния метал (за сплавите на основа на желязотоt = 1120-1150° C, за време 15-60 мин). Физико-механичнитесвойства се повишават, а пористостта и линейните размери сепонижават в минимални граници. Главните механизми насинтероването са повърхностна и обемна дифузия.Възможни са някои допълнителни технологични операции, които най-често са подобни на използваните вмашиностроенето (термично обработване, калиброване и др.)Процесът на селективно повърхностно уплътняване (SSD) създава слой от механично уплътнена повърхност и пови-шава механичните характеристики на зъбните колела.

(Източник: Hoganas)Източник: Hoganas, 2004, Hoganas handbook for sintered components.

ПроизводственПроизводствен процеспроцес

Праховата смес съдържа твърда смазка, коятонамалява триенето между пресоващия инструменти частиците на праха.Еднократна операция по пресоване (висока скоростна производство - до 25 изделия в минута).Частите се транспортират до лентови пещи, коитоимат 3 зони : 1)-за отстраняване на смазката чрезизгарянето й; 2)-за изотермично синтероване и 3)-за охлаждане на готовите изделия. Свойствата накомпонента могат да бъдат контролирани посред-ством смяна на скоростта на охлаждане.

Прахова смес нажелязна основаЕдноосово пресованев затворена металнаматрица-пресавтомат(Р=400-800 MPa)

Slide 11СтуденоСтудено пресованепресоване

Дефиниция за пресоване на студено :Процес, при който прахообразните материалите се уплът-няват в температурен интервал, в който механиката нависокотемпературни деформации като дислокация илидифузионна пластична деформация може да бъдепренебрегната.

По време на фазата на пресоване сместа от прахове се насипва в кухинатана метална матрица и се пресова на преса до достигане на желаната форма(в случая зъбно колело); полученoтo изделие се нарича “сурово (green)”.В типичния процес на пресоване се използваавтоматична преса, оборудвана с адаптер, който носи пресформата, поансоните, избива-чите и ограничаващите пръстени. Обикновенокухината на пресформата е затворена в долнияси край с долния поансон. а се пълни с прах от-горе. Следва спускане на горния поансон и следзатваряне на праха-пресоване чрез двата поан-сона. Накрая горният поансон се изтегля, а спомощта на долния “суровото” изделие сеизбутва от кухината на пресформата. http://www.pmgsinter.com

Slide 12СинтерованеСинтероване

• По време на синтероването “суровите” изделия се поставят в лентовапещ и частиците на праха се свързват помежду си посредством дифу-зия и други атомно-транспортни механизми, В резултат пористото тялопридобива окончателни физико-механични свойства.

Дефиниция на синтероване:Процес, при който пресуваните от метален прах“сурови” изделия (или свободно насипан металенпрах) се преобразуват в кохерентни твърди тела притемператури под точката на топене.

http://www.walther-flender.de

Slide 13УплътняванеУплътняване

Дефиниция на повърхностно уплътняване:

Процес, който позволява да се повишиповърхностната плътност, а следователно иповърхностната твърдост.

http://www.pmgsinter.com

• Има няколко метода за повишаване наповърхностната плътност; най-важните са:– Валцоване;

– Метод на лазерно обработване;

– Дробеструйно обработване.

Slide 14СвойстваСвойства

• Праметрите на ПМ процеса, по-специално усилието на пресоване и темпера-тура и времето на синтероване (и използването на допълнителни процеси) оказват най-съществено влияние върху механичните свойства на крайнотоизделие. Като главно правило, по отношение на конструкционните изделия, ви-наги се е считало, че увеличаването на плътността е най-важният физическипараметър, който ефективно влияе на структурните и механични характе-ристики на крайното изделие.

• Докато плътността на кована стомана е около 7.86 g/cm3, то плътността на ПМизделия, произведени на конвенционална преса и синтеровани при общопри-етия режим, достига плътност на матрицата от около 7,0 g/cm3 . Тази разлика седължи на пористата структура, типична за ПМ технология. За изделия, подложени на високи контактни напрежения, напр. мощни предавателни зъбниколела, е необходимо да се постигне максимална плътност на повърхността начастта, подложена на натиск.

http://www.germes-online.com

Click to enlarge

Изочникт: Hoganas, 2004, Hoganas handbook for sintered components.

Slide 15СинтерованиСинтеровани изделияизделия сс високависокаплътностплътност

• Съвременните ПМ технологии използват еднократно пресоване и еднократно синтероване, с което сепостигат плътности около 7.1 g/cm3 (Kejtzelman, 2003). Високоплътни изделия са тези, които притежаватплътности от 7.35-7.65 g/cm3 (Kejtzelman, 2003). За да се постигне това, използвайки конвенционалнопресоване, най-спонтанният начин е “просто” да се увеличи усилието на пресоване. Машините законвенционално пресоване използват усилия около 600 MPа. Ако се използва по-високо усилие припресоване (над 800 MPа), се изискват и по-високи усилия за изтласкване на суровия полуфабрикат отматрицата.

• През последните десетилетия няколко метода са изучени, за да се увеличи плътността на синтерованиядетайл. Следните методи (със съответен коментар за техните приложения за зъбни колела) сапредставени по-долу:

– Високоскоростно пресоване (коване): това е типичен процес, използван за производство намотовилки за автомобилни двигатели. Въпреки, че пресоването на праха позволява да се достигнепочти максимална плътност, то не е подходящо за части, изискващи тесни толеранси на размерите;

– Горещо изостатично пресоване: този процес използва високо налягане и висока температура повреме на пресоването, също като високоскоростното пресоване на праха позволява достигане допочти максимална плътност;

– Топло пресоване: представлява загряване на поансоните и пресформата между 120° и 250° C. Тозиметод позволява увеличаването на плътността с 0.2 g/cm3;

– Двойно пресоване с двойно синтероване: този процес се състои от разделянето на процеса на двепоследователни операции по пресоване и синтероване. Това позволява постигането на висока, но нена максимална плътност;

– Високо-температурно синтероване: Синтероване при температура до 1250°C. Води до лекоповишаване на плътността, ако не се получава течна фаза.

• Като обобщение, всички методи, описани горе, имат нужда от инвестиции в скъпо оборудване илиувеличаване на производственото време, а по този начин и значително увеличаване на разходите запроизводство. Най-доброто решение е отново най-простото и то е да се увеличи налягането припресоване. Както беше споменато по-горе е необходимо използване и на високи усилия за изхвърляне наизделието от кухината на пресформата.

Slide 16СинтерованиСинтеровани компонентикомпоненти сс високависокаповърхностнаповърхностна плътностплътност

• В случаите, когато синтерованите изделия трябва да притежаватвисока контактна якост, уплътнението на повърхността е от същест-вено значение. Без повърностно уплътняване устойчивостта на ПМзъбните колела на умора е по-ниска от тази, изработени от кованастомана. Както показват резултатите, налични в литературата, а същои изложените в научните статии на Lawcock, 2005), повърхностнотоуплътняване подобрява устойчивостта на умора при търкаляне и приогъване.

• Има няколко метода за повишаване на повърхностната плътност, катопо-важните са:

− Валцоване;

− Метод на уплътняване приизползване на лазер;

− Дробеструйно обработване.

Slide 17ДоставчициДоставчици стоманенистоманени праховепрахове

Компания Държава Уебсайт

Daido Steel Co Ltd Япония http://www.daido.co.jp/english/index.html

Hoeganaes Corporation САЩ http://www.hoeganaes.com

Höganäs AB Швеция http://www.Höganäs.com

JFE Steel Corporation Япония http://www.jfe-steel.co.jp/en/

Kobe Steel Co. Ltd Япония http://www.kobelco.co.jp/english/

Pometon Spa Италия http://www.pometon.com

Quebec Metal Powders Ltd. Канада http://qmp-powders.com

• Измежду производителите на прахове на железна основа Hoeganaes Corporation и Höganäs AB са най-активни в изследванията за разработване назъбни колела с висока ефективност за приложение в автомобилнатапромишленост.

Slide 18ПроизводителиПроизводители нана синтерованисинтерованизъбнизъбни колелаколела

• Разработването на зъбни колела с високи работни характеристики, подходящи заавтомобилни предавателни кутии, е все още в етап на изследване. Дейностите поизследванията включват производството на малки количества образци, които са съответномного скъпи, понеже основния бизнес на производителите на синтеровани компоненти е даработят с големи количества. По тази причина и заради важността правилно да се избирати манипулират металните прахове, работата по изследванията, осъществявани отпроизводителите на синтеровани компоненти, винаги се извършва в тясно сътрудничествос техния доставчик на суров материал. Два важни примера на сътрудничество са междиMinigears и Höganäs AB и сътрудничеството между Capstan Atlantic и Hoeganaes Corporation.

Компания (държава) Описание Контакт

Minigears (Италия)www.minigears.com

Производството се фокусира върху синтеровани зъбни колела, в миналото еучаствала в HIGH DENS European research project (G3RD-CT-2000-00252).Проектът, завършен през 2005г, e фокусиран върху разработването на синтеро-вани зъбни колела с високи работни характеристики.

Alessandro De Nicolo

Tecsinter (Италия) Зъбните колела покриват 25% от продукцията. Има филиал във Варна. Alessandro Fasolo

Ascosintering (САЩ)ascosintering.com

Производител на синтеровани изделия; производството на зъбни колела сефокусира върху зъбни колела с прави зъби Maurey Wimer

Metalsinter (Италия) Производство на зъбни колела за автоматични скоростни кутии за пътническиавтомобили Stefano Fontana

GKN sintermetalsgknsintermetals.com Най-големият производител на трансмисионни компоненти за автомобили Gianni Martini

CapstanAtlantic(САЩ) ecapstan.com

Производството се фокусира върху синтеровани зъбни колела, отделно отавтомобилните синтеровани зъбни предавки Capstan Atlantic произвежда същои зъбни колела с нмаклонени зъби за електроинструменти и за енергийнатапромишленост. Компанията има близки взимоотношения с HoeganesCorporation в изследванията за зъбни колела с високи работни характеристики

Mike Smith

Sinteris (Италия) Производството на зъбни колела се фокусира върху зъбни колела с правизъби, главно за нефтени помпи. Salvatore Fedele

Slide 19ФирматаФирмата HHööganganääss, , ШвецияШвеция

• Основната компетентност на Höganäs е втехнологията за производство на металнипрахове. Неговото ноу-хау дава възможност наклиента да предоставя на крайния потребителотговарящи на изискванията изделия и консу-мативи на конкурентна цена.

• Металните прахове отварят нови възможностиза креативни и ценово ефективни дизайнерскирешения. Почти 80% от световното производ-ство на железни и стоманени прахове отива всинтеровани конструкционни изделия. Разработената CASIP софтуерна програмапредлага избор на : изходните прахове, пара-метрите на технологичния процес и моделиранена крайните свойства на изделието. Синтерова-ните компоненти предлагат свобода на дизайна, почти 100% оползотворяване на материалите имного други ползи. Над 40 милиона синтерованикомпоненти с многобройни приложения, включ-ващи автомобили, електроинструменти и бялатехника, се произвеждат всеки ден.Големият избор на прахове на основата нажелязо, простиращ се от чисто желязо довисоколегирани инструментални стомани, оси-гурява точния избор за всякo изделие и за всекипроцес.

For more information see the web site:http://www.hoganas.com

Източник: Hoganas, 2008, http://www.hoganas.com.

http://www.hoganas.com/

Slide 20ИзборИзбор нана синтерованасинтерована стоманастомана

• Astaloy праховете са предварително легирани прахове, получени чрезразпрашаване с вода на стоманени стопилки Astaloy 85 Mo, Astaloy CrM, Astaloy CrL.

– Образци за изследване на контактна умора при търкаляне (Rolling contact fatigue)(RCF) и на умора при въртящо огъване (Rotating bending fatigue) (RBF) (n° 25).

• Hypaloy (не са пуснати в търговската мрежа): разработена за новиприложения, изискващи висока плътност 7.5 – 7.6 g/cm3. Характеристикина кованата стомана, постигната с конвенционална топлинна обработка –повърхностно закаляване, обемно закаляване, закаляващо синтероване.Легиращ елемент: графит: 0.25 wt.% C-UF4.

– Образци само за изследване на умора при въртящо огъване (RBF) (n° 25)

Търговска марка

Лазерно обработване

Допълнителноуплътняванена повърхността

Валцоване

(www.metalimprovement.com)

Astaloy

Hipaloy

Slide 21ПроизводствоПроизводство нана образциобразци заза RBFRBF тесттест

• Образци, получени от Astaloy 85 Mo, са пресовани при 600 MPa и синтерованипри 1120 °C за 30 минути при атмосфера от 90% N2 и 10% H2+0.3% метан. Формата на RBF не е подходяща за пресоване в една операция. Поради товаобразците са пресовани първо във форма на паралелопипед с квадратносечение и след това формата е преобразувана в кръгло сечение.

Стъпка Описание

1 Смесване на праха

2 Пресуване на заготовки (10 x 10 x 110 mm)

3 Синтероване

4 Преобразуване в кръгло сечение (диаметър 4.3 mm втънката част)

5 Уплътняване на повърхността. По време на тази операциясе постига крайната форма

6 Термично обработване (повърхносто навъглеродяване)

Slide 22ПроизводствоПроизводство нана образциобразци заза CFCF тесттест• Образците, получени от Astaloy 85 Mo, са пресовани при 600 PMa и синтеровани при

1120 °C за 30 минути в атомосфера от 90% N2 и10%H2 + 0.3% метан. • CF образците първо се пресоват до заготовки с размери, по-големи от номиналните.

След това се обръщат и се пробива централният отвор с размери, малко по-големи открайните. Процесът на повърхностно уплътняване се извършва чрез валцоване междудва цилиндрични инструмента.

• След валцоването се прави проверка на промяната на пористостта за оценка настепента на уплътняване. Термичното обработване се състои от навъглеродяване при920 °C за 65 минути, закаляване в масло при 60 °C, темпериране (отпуск) при 180 °Cза 1 час. Накрая се извършва финишна обработка на лицевата страна и наизследваната повърхност.

Стъпка Описание

1 Смесване на праха

2 Получаване (пресоване) на заготовка(OD80 mm, H22 mm)

3 Синтероване

4 Обрищане и пробиване(OD = 70.4 and 50.4 mm, Bore 24.9 mm)

5 Валцоване на повърхността междуцилиндрични инструменти за създаванена локално уплътняване (OD =70.1 and 50.1 mm)

6 Термично обработванеОще информация

7 Шлифоване на отвора, лицевите странии изследваната повърхност

Slide 23РезултатиРезултати отот уплътняванетоуплътняването

• На образците за RBF• Първата фигура показва повърхността на образците за RBF, където е приложено

LDM.• Втората фигура показва мостри от три различни слоя, които са подготвени за

покриване на образците, за да бъдат подложени на лазерно обработване, коетопозволява плавно намаляване на обема. Фигурата сравнява появилите се трислоя след лазерно обработване. Долният и средният образец имат структуратана оригиналния слой 1 и съответно слой 2. Горният образец показва структуратана новия слой 2, комбиниран с оригиналния слой 1. Този пласт 2 е офсет на дверавнини, за да осигури по-равномерно покритие; липсата на тъмни зони попериферията е доказателство за добра степен на уплътнението.

• Следващите два слайда показват металографският анализ на образците следуплътняването чрез LDM. Използвани са две различни стойности на мощносттана лазера 6GW и 10GW.

Slide 24

Металографичен анализ - Astaloy 85Mo- Лазерно обработени ( 6 GW )

Дълбочината на уплътняване е прибли-зително 0.3 mm;Степента е по-слаба в някои части (вижтеочертаните области), вероятнопредизвикана от прекалено малкоприпокриване между стъпката на лазера.За да се разреши проблемът, саизследвани няколко слоя, покриващиобразците за лазерно обработване.

• RBF на образците

РезултатиРезултати отот уплътняванетоуплътняването

Slide 25

Металографичен анализ - Astaloy 85Mo- Laser peened 10 GW

• RBF на образците

РезултатиРезултати отот уплътняванетоуплътняването

Slide 26РезултатиРезултати отот уплътняванетоуплътняването

• На образците за CF

• Изображенията показват пористостта наповърхността на образците следуплътняване посредством валцоване. Макар да се наблюдава все още известнапористост в областта, която е допълни-телно уплътнена, тя е приемлива ипоказателна за това, какво може да сеполучи при прилагане на повърхностноуплътняване върху зъбното колело.

• Фигурата показва микроструктурата наобразците след като са билиповърхностно уплътнени и термо-обработени. Външният диаметър надиска е на снимката в дясно (тъмнатаивица), а снимка (b) е увеличение наобластта (a). Наблюдават се лателаренмартензит (основно) и известноколичество пластинчат мартензит.Карбиди няма. Никакъв остатъченаустенит не се забелязва.

Металографичен анализ на CF образци

(a) (b)

Slide 27РезултатиРезултати отот уплътняванетоуплътняването• На образците CF

• Профилът на микротвърдост на образците CF, получени след навъглеродяване, епоказан на графиката. Постигнатата е дълбочина от 0.45 mm, съответстваща наразстоянието до повърхността, където твърдостта е по-висока от 550 HV0.1.

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 0,5 1 1,5 2 2,5

d(mm)

HV0

,1

OD 50 mmOD 70 mm

Slide 28РезултатиРезултати отот изследваниятаизследванията заза CFCF

Смазка 100cSt минерално масло + 4% добавка Anglamol A99 EP

Температура 70° C

Скорост на смазката 1.4 l/min

Приложено натоварване 600 N

Контактно напрежение 1900 N/mm^2

Скорост на малко водещо зъбноколело

1100 rpm (2.8 m/s)

Съотношение 0.33

Цикли на натоварване 3 x 10^6

• Изследванията за CF на образци от 17CrNiMo6 and Astaloy 85 Mo са направениот Design Unit при режим, показан в следващата таблица.

Още информация за 17CrNiMo6

• Дубликати на представителни оптичнимикроструктури, заснети в края на изслед-ванията на 17CrNiMo6 и Astaloy 85 Mo заCF, са показани на фигури 18 и 19. Може дасе види, че повредите от контактна уморавъв вид на микро-питинг на повърхността, се наблюдават върху всеки от образцитеслед преминаване през 3x106 цикъла наконтактно натоварване от 1.9 GPa.

Slide 29РезултатиРезултати отот изследваниятаизследванията заза CFCF

• Микро-питинг върху образци от 17CrNiMo6

D 50 mm D 70 mm

Тест1

Тест2

Slide 30РезултатиРезултати отот изследваниятаизследванията заза CF CF

D 50 mm D 70 mm

Тест1

Тест2

• Микро-питинг върху образци от Astaloy 85Mo

Slide 31ЗаключенияЗаключения отот изследваниятаизследванията заза CFCF

• Може да се види, че повреди от контактно уморноразрушаване във вид на микро-питинг на повърхността сенаблюдават върху всеки образец след преминаване през3x10 6 цикъла на натоварване при контактни напрежения от1.9 GPa.

• Установено беше, че образците от Astaloy 85 Mo даватрезултати, превъзхождащи по устойчивост на контактнаумора образците, изработени от 17CrNiMo6 със значителнонамаляване на нивото на микро-питинг, наблюдавано в краяна теста. Това показва следователно добър потенциал зависоки експлоатационни качества на зъбните колела, изработени от Astaloy 85 Mo.

Slide 32РезултатиРезултати отот изследваниятаизследванията заза RBFRBF

• Изследванията продължават

X-GEAR - mech-ing.commech-ing.com/x-gear/Sintered-Steels-bg.pdf · Höganäs • ......

Documents

Transcript of X-GEAR - mech-ing.commech-ing.com/x-gear/Sintered-Steels-bg.pdf · Höganäs • ......