Erkundung der Vor- und Nachteile pulvermetallurgischer Zahnräder
2025,12,20
Es gibt zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern, wobei das Wälzfräsen, das Fräsen und das Räumen besonders hervorzuheben sind. Es gibt jedoch noch eine andere Herstellungsmethode – die Pulvermetallurgie, bei der Zahnräder durch Pressen von Metallpulvern in Form hergestellt werden. Pulvermetallurgische Zahnräder werden häufig in Automobilmotoren eingesetzt und zeichnen sich insbesondere in der Massenproduktion durch ihre Wirtschaftlichkeit aus. Als nächstes werfen wir einen detaillierten Blick auf die Vor- und Nachteile von pulvermetallurgischen Zahnrädern.
Vorteile im Überblick:
- Der Herstellungsprozess von pulvermetallurgischen Zahnrädern ist relativ einfach und reduziert unnötige Schritte.
- Dieses Verfahren weist eine sehr hohe Materialausnutzungsrate von über 95 % auf, wodurch die Kosten effektiv gesenkt werden.
- Da pulvermetallurgische Zahnräder mithilfe von Formen gepresst werden, ist ihre Wiederholgenauigkeit ausgezeichnet. Mit einer einzigen Form können Zehntausende bis Hunderttausende hochwertiger Zahnradrohlinge gepresst werden.
- Das Pulvermetallurgieverfahren ermöglicht die Integration mehrerer Komponenten in ein Stück und verbessert so die Produktionseffizienz.
- Die Materialdichte von pulvermetallurgischen Zahnrädern kann je nach Bedarf gesteuert und angepasst werden.
- Um sicherzustellen, dass die Rohlinge während des Pressvorgangs reibungslos aus der Form ausgeworfen werden können, wird die Rauheit der Arbeitsfläche der Form sorgfältig ausgelegt, um die Qualität der geformten Zahnräder sicherzustellen.
Nachteile:
Das pulvermetallurgische Verfahren eignet sich grundsätzlich für die Großserienfertigung, bei einer Losgröße von mindestens 5.000 Stück können seine Vorteile voll ausgeschöpft werden.
Die Presskapazität der Presse setzt den Zahnradgrößen gewisse Grenzen. Pressen haben typischerweise Drücke im Bereich von einigen Tonnen bis zu mehreren Hundert Tonnen und ihr anwendbarer Durchmesserbereich ist grundsätzlich auf 110 Millimeter begrenzt.
Pulvermetallurgische Zahnräder unterliegen bestimmten strukturellen Einschränkungen. Aufgrund der Eigenschaften von Pressen und Formen ist dieses Verfahren für die Herstellung von Schneckenrädern, Fischgrätenrädern oder Schrägverzahnungen mit einem Schrägungswinkel von mehr als 35 Grad nicht sehr geeignet. Bei Schrägverzahnungen wird empfohlen, den Schrägungswinkel innerhalb von 15 Grad zu halten.
Auch die Dicke von pulvermetallurgischen Zahnrädern ist etwas eingeschränkt. Die Tiefe des Formhohlraums und der Presshub müssen mindestens das Zwei- bis Fünffache der Zahnraddicke betragen, wobei auch die Gleichmäßigkeit der vertikalen Dichte des Zahnrads zu berücksichtigen ist, weshalb die Wahl der Zahnraddicke von entscheidender Bedeutung ist.
Als nächstes stellen wir kurz die Grundkonzepte, Prozesseigenschaften und den Prozessablauf der Pulvermetallurgie vor.
Pulvermetallurgie ist eine Technologie, die Metalle oder Metallpulver (manchmal auch Nichtmetallpulver) als Rohstoffe verwendet, um Metallmaterialien, Verbundmaterialien und deren Produkte durch Formen und Sintern herzustellen. Die Produkte sind vielfältig und umfassen Eisen-Stahl-Schneidwerkzeuge, Hartmetalle, magnetische Materialien und mehr. Das Merkmal der Pulvermetallurgieindustrie liegt in der kontrollierbaren Dichte ihrer Produkte, den feinen Körnern, der gleichmäßigen Mikrostruktur und der hohen Rohstoffausnutzungsrate von über 95 %, wobei nur 40–50 % eine Bearbeitung erfordern. Darüber hinaus eignet sich dieses Verfahren zur Aufbereitung schwer schmelzbarer Metalle, Keramiken und Kernmaterialien.
Was den Prozessablauf angeht, umfasst es zunächst die Phase der Pulverherstellung, bei der aus Rohstoffen durch Oxidreduktion oder mechanische Verfahren Pulver hergestellt werden. Anschließend werden durch Formen, Sintern und andere Schritte schließlich die gewünschten pulvermetallurgischen Zahnräder hergestellt.
