歐洲汽車產(chǎn)業(yè)使用的粉末冶金零件_中篇_變速器零件_

1、Focus on Industry產(chǎn)業(yè)透視中國機(jī)協(xié)粉末冶金分會/韓鳳麟本刊從2010年第35期連續(xù)刊登了19982009年參加美國MPIF（美國粉末冶金工業(yè)聯(lián)合會）粉末冶金設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中的粉末冶金汽車零件。從這50個(gè)獲獎(jiǎng)粉末冶金零件中可以明顯看出，粉末冶金零件的節(jié)材、省能、降低生產(chǎn)成本的本質(zhì)效果是汽車產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)不可或缺的、名符其實(shí)的環(huán)境友好型重要基礎(chǔ)件。從第6期開始，本刊連續(xù)三期陸續(xù)介紹近年來歐洲汽車產(chǎn)業(yè)在使用的一些粉末冶金汽車零件。這些零件來源于EPMA（歐洲粉末冶金協(xié)會）Case Study數(shù)據(jù)庫。這些零件并不是歐洲汽車產(chǎn)業(yè)使用的全部粉末冶金零件，也不包括2005年以后新開發(fā)的零件，僅僅

2、是該數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有的各種各樣產(chǎn)業(yè)使用的105種粉末冶金零件的一部分。在這105種粉末冶金零件中，用于汽車的有66種，其中發(fā)動(dòng)機(jī)零件23種，變速器零件17種，其他零件26種。分上、中、下篇進(jìn)行刊登。MC編者按歐洲汽車產(chǎn)業(yè)使用的粉末冶金零件（中篇：變速器零件）零件名稱：ABS Ring防抱死系統(tǒng)環(huán)零件名稱：Clutch Hub 離合器轂說明粉末冶金ABS傳感器環(huán)重量輕，耐蝕性強(qiáng)，密度為6.8g/cm3，可精確控制尺寸。粉末冶金ABS環(huán)是用戶降低成本的一個(gè)辦法。說明燒結(jié)鋼離合器轂是一種形狀復(fù)雜的零件，不但公差很精密，而且內(nèi)徑與外徑都有花鍵。它們替代的是需要大量切削加工的鑄鐵轂。57Focus on I

3、ndustry產(chǎn)業(yè)透視零件名稱： Clutch Hub（Automatic） 離合器（自動(dòng)）零件名稱：Manual Transmision Parts 手動(dòng)變速器零件說明這是一個(gè)復(fù)合燒結(jié)轉(zhuǎn)子，內(nèi)齒圈的軟磁材料由純鐵粉制造，絕緣環(huán)是由青銅粉制造。這個(gè)零件用于發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)管理系統(tǒng)的電磁離合器。說明這些零件是裝在10t以上的貨車與公共汽車上的聯(lián)鎖裝置，迄今都是用鍛件制造的。淬火時(shí)，這些零件趨向于翹曲，而校正這個(gè)零件需要許多生產(chǎn)工序。改為燒結(jié)件時(shí)，采取了一些防止翹曲的對策，從而可以進(jìn)行大量生產(chǎn)。如改進(jìn)裝粉機(jī)構(gòu)（以減小密度的不均勻性），改進(jìn)精整模具，使用專用設(shè)備淬火以及使用專用壓機(jī)進(jìn)行精整。結(jié)果和鍛件相比

4、，成功地生產(chǎn)出了形狀與成品零零件名稱：Sintered Clutch Segment 燒結(jié)離合器片說明這是重型貨車與牽引車用的干式主離合器盤，在重載條件下具有高的動(dòng)摩擦水平。零件成品重量100g，密度大于5g/cm，組成為燒結(jié)青銅摩擦材料HD519。摩擦片與配對表面的磨損小。3件更相近的產(chǎn)品，減少了切削加工費(fèi)用，使成本減少近30%。說明零件名稱：Planetary Gear Set 行星齒輪組件生產(chǎn)廠商：Capstan說明零件名稱：MIM Parts for Automotive Transmission 自動(dòng)變速器的MIM零件生產(chǎn)廠商：Krebsöge Sinterholding

5、GmbH，德國這種行星齒輪組件用于微型廂式車出口門的自動(dòng)鎖銷系統(tǒng)。Capstan公司制造了七種粉末冶金零件組裝成這個(gè)組件。粉末冶金零件包括一個(gè)托架底盤、四個(gè)行星小齒輪、一個(gè)齒圈和一個(gè)直齒太陽輪。該公司為生產(chǎn)高精度漸開線齒輪元件改進(jìn)了模具，為了耐磨與強(qiáng)度則采用了燒結(jié)硬化工藝。Capstan還使用了不需要進(jìn)行封閉孔隙的含浸樹脂處理的專用電鍍工藝，能經(jīng)受超過200h的鹽霧試驗(yàn)。行星齒輪與齒圈的密度為6.95g/cm3，抗拉強(qiáng)度為690MPa，屈服強(qiáng)度為621MPa。直齒太陽輪的抗拉強(qiáng)度為827MPa，屈服強(qiáng)度為724MPa。所有零件都是以鐵鎳（2%）粉為原料，壓制燒結(jié)到最終密度大于7.4g/cm3制

6、造的，抗拉強(qiáng)度約450MPa，硬度為（500750）HV1。所示MIM零件的三個(gè)例子都用于自動(dòng)變速器，有助于倒擋同步。在制動(dòng)盤（左）的場合，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)在齒系統(tǒng)。582010年 第 7 期Focus on Industry產(chǎn)業(yè)透視零件名稱：Gear Lever 換擋桿零件名稱：Gear Parking Lock 駐車鎖止齒輪說明燒結(jié)換擋桿是換擋機(jī)構(gòu)中使用的一個(gè)比較復(fù)雜的零件。零件成品重量225g，密度6.7g/cm3，硬度32HRC。零件必須進(jìn)行熱處理，以達(dá)到所需要的耐磨性。說明這是自動(dòng)變速器的多臺面鎖止齒輪，用于防止轎車在駐車位置移動(dòng)。它是由高強(qiáng)度、高沖擊材料制造成。其生產(chǎn)工藝為：壓制燒結(jié)與精

7、整熱處理回火及磨加工。零件成品重量為600g，密度7.6g/cm3，抗拉強(qiáng)度1240MPa，硬度48HRC。零件名稱：Output Shaft Hub 輸出軸轂說明零件名稱：Shifter Weight 換擋操縱桿配重生產(chǎn)廠商：Pacific Sintered Metals，美國說明這個(gè)零件是用溫壓成形的，最小密度為7.2g/cm3，最小抗拉強(qiáng)度為1069MPa。成品零件的重量為900g。外部的螺旋齒和漸開線花鍵都是成形為最終形狀。新設(shè)計(jì)的成形件采用粉末冶金溫壓，可節(jié)約作業(yè)成本30%。粉末冶金輸出軸轂的使用性能優(yōu)于鍛件切削加工。后續(xù)作業(yè)只有去毛邊與鏡面切削加工。這個(gè)零件是用不同的模具設(shè)計(jì)原理制

8、造的。零件成品重量為48g，密度6.76.8g/cm3，抗拉強(qiáng)度為410MPa，屈服強(qiáng)度0.2380MPa，硬度70HRB。這個(gè)零件獲得了2004年EPMA獎(jiǎng)。零件名稱：Planet Carrier 行星齒輪架說明零件名稱：Synchronizer Hub 同步器轂生產(chǎn)廠商：GKN Sinter Metals，德國說明粉末冶金的一種創(chuàng)造性應(yīng)用是用于四輪驅(qū)動(dòng)車輛分動(dòng)器的行星齒輪架。托架包括一個(gè)內(nèi)驅(qū)動(dòng)齒輪。在四輪驅(qū)動(dòng)裝置中還使用了許多其他的粉末冶金零件，如主動(dòng)與從動(dòng)鏈輪、離合器零件、油泵零件及變擋凸輪軸。這個(gè)零件表明了形狀的高度復(fù)雜性。生產(chǎn)需要高的成形壓力和精密控制模具的彈性變形。零件成品重量0.

9、693kg/0.650kg，密度7.10g/cm3。后續(xù)處理為感應(yīng)淬火，感應(yīng)淬火硬度450HV0.1。2010年 第 7 期59Focus on Industry產(chǎn)業(yè)透視說明零件名稱：Synchronisation System 同步裝置生產(chǎn)廠商：MIBA說明零件名稱：Reverse Gear Synchroniser （MIM）倒擋同步器（MIM）MIBA公司開發(fā)的這種同步裝置是如何利用粉末冶金工藝優(yōu)勢的一個(gè)極好的例子：零件形狀復(fù)雜，力學(xué)性能高，摩擦性與耐磨性高，要求精密，使用激光焊接。零件的密度7.17.2g/cm3，抗拉強(qiáng)度450MPa，硬度（500750）HV1。這些零件都要求高精度、

10、高強(qiáng)度與耐磨性。讓1擋與2擋組裝的同步裝置具有雙同步。這三個(gè)零件是倒擋手拉桿、制動(dòng)盤及定位銷，用于變速器系統(tǒng)。它們都是用金屬注射成形（MIM），由FeNi合金制造的。零件密度7.4g/cm3，抗拉強(qiáng)度450MPa，硬度（500750）HV1。這三個(gè)零件協(xié)同工作有助于使倒車同步。這三個(gè)零件是汽車產(chǎn)業(yè)采用MIM新工藝很好的實(shí)例。說明這個(gè)同步器轂成品重量：Ast CrM 161g；密度：其中DH1為7.20g/cm3，Ast CrM為7.10g/cm3；抗拉強(qiáng)度：DH1為1100MPa，Ast CrM為1050MPa；屈服強(qiáng)度0.2：DH1為900MPa，Ast CrM為900MPa；硬度：DH1為

11、344369HV5，Ast CrM大于350HV5。這個(gè)零件是第一次根據(jù)測量齒輪箱中使用的載荷，對照變幅疲勞設(shè)計(jì)的高載荷重載粉末冶金同步器轂。這個(gè)零件原來是用二次壓制和二次燒結(jié)工藝生產(chǎn)的，現(xiàn)在改為溫壓，由環(huán)境友好的無鎳合金制造。后續(xù)作業(yè)為熱處理，快速冷卻。要求結(jié)構(gòu)具有高耐久性，至少要達(dá)到3×106km。和常規(guī)的用二次壓制與二次燒結(jié)生產(chǎn)的零件相比，該零件生產(chǎn)成本較低。零件名稱：Synchronizer Hubs 同步器轂生產(chǎn)廠商：Fraunhofer Inst.f. Structural Durability（LBF），德國； MIBA Sintermetall GmbH， 奧地利零件名稱：Synchronizer Hub 同步器轂生產(chǎn)廠商：Sinterstahl GmbH，德國說明這個(gè)同步器轂成品重量為280g，密度大于7.05g/cm3，抗拉強(qiáng)度為900MPa，屈服強(qiáng)度0.2 600MPa，等離子體氮化后硬度大于450HV0.5，感應(yīng)淬火后（內(nèi)部齒）硬度大于600HV0.1。設(shè)計(jì)這種