In modernen Industrieanlagen erfährt der Herstellungsprozess von Metallteilen eine revolutionäre Weiterentwicklung. Als typischer Vertreter werden pulvermetallurgische Zahnräder häufig in Haushaltsgeräten, Automobilen, Baumaschinen und anderen Bereichen eingesetzt.
In diesem Artikel werden Walzenausrüstung als Beispiel verwendet, um die wissenschaftlichen Prinzipien und realen Anwendungen dieser Technologie zu analysieren. 1. Herstellungsprinzip der Pulvermetallurgie Bei der Pulvermetallurgie handelt es sich um einen Prozess zur Herstellung von Teilen durch Pressen und Sintern von Metallpulver bei hohen Temperaturen. Seine Geschichte lässt sich bis zur Herstellung von Wolframdraht im Jahr 1909 zurückverfolgen.
Im Vergleich zur herkömmlichen Schneidbearbeitung kann diese Technologie den Zahnradherstellungsprozess von 12 auf 6–8 Durchgänge reduzieren, die Materialausnutzung auf 85–95 % erhöhen und den Energieverbrauch erheblich senken. Trommelausrüstungszahnräder werden größtenteils aus Pulver auf Eisenbasis (mit 1–3 % Kupfer, Nickel und anderen Elementen) hergestellt, mit einem Druck von 400–800 MPa geformt und in einer Schutzatmosphäre bei etwa 1120 °C gesintert. Die Dichte des Endprodukts kann 6,8–7,2 g/cm³ erreichen (die theoretische Dichte von reinem Eisen beträgt 7,87 g/cm³), und die Zahnformgenauigkeit entspricht der ISO-Norm 8–9, was der Einzelzahntoleranzkontrolle im Bereich von 20–40 μm entspricht. 2. Technische Anpassungsfähigkeit der Trommelausrüstung Die poröse Struktur von pulvermetallurgischen Zahnrädern (Porosität 5–15 %) hat den Vorteil der natürlichen Ölspeicherung.
Experimentelle Daten zeigen, dass im Trommelantriebssystem der Waschmaschine mit Kupfer- oder Ölsickerungsbehandlung das Zahnrad 8000 Stunden lang ununterbrochen bei 1500 U/min läuft und der Verschleiß innerhalb von 0,15 mm kontrolliert werden kann. Diese Funktion eignet sich hervorragend für häufige Start-Stopp-Bedingungen. Industrielle Anwendungen legen mehr Wert auf die Optimierung der Materialleistung. Beim Projekt zur Umgestaltung des Getriebesystems eines Zementwerks hat der pulvermetallurgische Zahnradsatz mithilfe eines speziellen Sinterverfahrens bei einer Arbeitstemperatur von 70 °C eine 1,8-mal höhere Lebensdauer als herkömmliche Zahnräder. Die metallografische Analyse des Materials zeigte, dass die interne Karbiddiffusionsverteilung HRC 20–45 erreichte. 3. Verwendungsspezifikationen und Branchenstatus Die Montagespezifikation empfiehlt die Verwendung der H7/k6-Übergangsanpassung, und die Montageinterferenz wird auf 0,01–0,03 mm kontrolliert.
Bei der Verwendung von synthetischem Getriebeöl der Viskosität ISO VG68 müssen Festschmierstoffe wie Molybdändisulfid regelmäßig ergänzt werden. Störungswarnung Wenn die Temperatur des Getriebes um mehr als 3 °C gegenüber dem Ausgangswert ansteigt oder der Schwingbeschleunigungswert 4 m/s² überschreitet, wird eine vorbeugende Wartung empfohlen. Laut Statistiken der Pulvermetallurgie-Abteilung der China Steel Association wird die Produktion von pulvermetallurgischen Teilen in unserem Land im Jahr 2022 800.000 Tonnen erreichen, wovon etwa 35 % auf Getriebeprodukte entfallen.
Im Automobilbereich hat diese Technologie die Massenproduktion von Getriebeplanetengetrieben ermöglicht, und einer deutschen Marke ist es gelungen, die Dauerfestigkeit von Zahnrädern mithilfe des Gradientenpressverfahrens um 40 % zu steigern. 4. Technologische Entwicklung und praktische Herausforderungen Derzeit wird begonnen, die Metall-3D-Drucktechnologie mit der Pulvermetallurgie zu kombinieren, und im Labor wurden Zahnräder zur Topologieoptimierung versuchsweise hergestellt, mit einem Gewichtsreduzierungseffekt von 25 %. Aufgrund der Gerätekosten und der Prozessstabilität wurde diese Technologie jedoch noch nicht in großem Maßstab angewendet. Untersuchungen aus der Industrie zeigen, dass pulvermetallurgische Zahnräder immer noch in Verbindung mit herkömmlichen Schmiedeprozessen in Szenarien mit extrem hoher Beanspruchung (>5 Tonnen) eingesetzt werden müssen.
Diese vor hundert Jahren entstandene Fertigungstechnologie entwickelt sich im Gleichgewicht zwischen Präzision und Festigkeit immer weiter. Wenn wir die Trommelausrüstung zerlegen, sind die metallisch glänzenden Zahnräder ein Mikrokosmos moderner industrieller Präzisionsfertigung.
