Koła zębate spiekane: produkcja metodą metalurgii proszków i MIM

Hydroforce produkuje koła zębate spiekane na wymiar końcowy metodą klasycznej metalurgii proszków oraz formowania wtryskowego metali (MIM): koła walcowe o zębach prostych i skośnych, koła łańcuchowe, koła pompowe i miniaturowe koła MIM. Własna linia produkcyjna, gęstości końcowe do 97 %, tolerancje od ±0,05 mm po spiekaniu do ±0,02 mm dla części MIM.

Koło zębate jako element seryjny

Gdy reduktor, pompa lub siłownik przechodzi od prototypu do serii, ekonomia produkcji kół zębatych zmienia się całkowicie. Frezowanie obwiedniowe każdego zęba pozostaje właściwą drogą dla dużych, mocno obciążonych kół przekładniowych; tę drogę opisaliśmy w artykule o kołach zębatych do reduktorów przemysłowych. Jednak dla małych i średnich kół produkowanych w tysiącach sztuk prasowanie i spiekanie od razu w kształt uzębienia jest zwykle szybsze, stabilniejsze i wyraźnie tańsze. Ten artykuł dotyczy właśnie tej drugiej drogi: kół zębatych spiekanych metodą metalurgii proszków (PM) i MIM na naszej linii metalurgii proszków.

Dlaczego koła zębate spiekane

Metalurgia proszków buduje koło zębate z proszku metalowego w matrycy, zamiast wycinać je z półfabrykatu. Zarys zęba formuje samo narzędzie prasujące: każda sztuka schodząca z prasy ma identyczną geometrię. Dla kupującego oznacza to konkretne korzyści:

• Wymiar końcowy bez nacinania zębów. Ewolwenta jest prasowana bezpośrednio. Frezowanie obwiedniowe, dłutowanie i gratowanie w dużej mierze znikają z marszruty.
• Oszczędność materiału do 30 %. Proszek trafia do części, nie do wióra. Przy zamówieniach seryjnych to widoczna pozycja w cenie sztuki.
• Wysoka powtarzalność. Jedno narzędzie prasujące, jeden cykl spiekania, tysiące identycznych kół.
• Złożone kształty w jednym cyklu. Koła zespolone, koła z krzywkami, piastami i kieszeniami powstają bez operacji montażowych.
• Cicha praca. Resztkowa porowatość koła spiekanego tłumi drgania, co szeroko wykorzystuje motoryzacja i producenci AGD.

Ograniczenia: wielkość i obciążenie. Metalurgia proszków jest najmocniejsza przy małych i średnich modułach oraz średnich momentach. Tam, gdzie napęd wymaga dużego, nawęglanego i szlifowanego koła, wygrywa obróbka skrawaniem, a my oferujemy obie drogi pod jednym dachem.

Od proszku do precyzyjnego koła: nasz proces

Nasza klasyczna ścieżka PM podąża za sekwencją sprawdzoną w całym przemyśle przekładniowym, z oknami procesowymi naszych własnych urządzeń:

Tam, gdzie boki zębów wymagają większej nośności, stosuje się standardowe rozwiązania branży: sinter-hardening, nawęglanie i dogęszczanie boku zęba przez walcowanie, według rysunku i po analizie inżynierskiej. Typowe gęstości kół spiekanych prasowanych klasycznie wynoszą 6,8–7,2 g/cm³; nasze procesy łączone osiągają gęstości końcowe do 97 %, gdy wymaga tego zastosowanie.

Koła MIM: miniaturowe i złożone

Dla kół zbyt małych lub zbyt skomplikowanych do prasowania w matrycy stosujemy formowanie wtryskowe metali. Ultradrobne proszki poniżej 20 μm miesza się z lepiszczem polimerowym, wtryskuje jak część z tworzywa, usuwa lepiszcze i spieka do gęstego elementu metalowego:

• Gęstość końcowa powyżej 97 %, zachowanie zbliżone do metalu przerobionego plastycznie
• Tolerancje standardowe ±0,02 mm, wymiary kalibrowane do ±0,01 mm
• Ścianki od 0,3 mm, chropowatość Ra 0,4 μm bez dodatkowej obróbki
• Stale nierdzewne i narzędziowe, tytan, superstopy

To droga dla miniaturowych przekładni planetarnych, elementów pomp, napędów medycznych i siłowników elektroniki, ta sama baza technologiczna co w artykule o elementach zamków MIM i PM.

Rodzaje kół produkowanych w PM i MIM

• Koła o zębach prostych: klasyka spiekania, od zębników pompowych po napędy AGD
• Koła o zębach skośnych: kąt pochylenia linii zęba typowo do około 20°, prasowane narzędziem obrotowym
• Koła łańcuchowe i koła pasowe do przekładni łańcuchowych i pasowych
• Koła pompowe i gerotory do pomp oleju i hydrauliki, zastosowanie sąsiadujące z naszymi silnikami i pompami hydraulicznymi
• Koła zespolone: koło z krzywką, koło z piastą, dwa wieńce zębate w jednej wyprasce
• Miniaturowe koła MIM do siłowników, zamków, medycyny i elektroniki

Wieńce o uzębieniu wewnętrznym, segmenty zębate i profile specjalne wyceniamy według rysunku po analizie inżynierskiej.

Spiekać czy skrawać? Właściwy wybór

Ponieważ prowadzimy obie technologie, doradzamy uczciwie. W skrócie:

Wielu naszych klientów łączy obie drogi: koła spiekane w seryjnych stopniach napędu i koła skrawane w mocno obciążonym stopniu wyjściowym. Jeden dostawca, jeden system jakości, jeden punkt odpowiedzialności.

Kontrola jakości

Każde zamówienie kół zębatych przechodzi przez ten sam system jakości co reszta naszej produkcji: analizę metalograficzną struktury spieku, pomiary twardości, kontrolę wymiarową i zarysu na maszynie współrzędnościowej Zeiss Contura oraz dedykowanych przyrządach do pomiaru uzębień, a także weryfikację atestów materiałowych. Hydroforce ma certyfikat ISO 9001:2015, potwierdzony audytami TÜV i SGS.

Dlaczego Hydroforce do kół spiekanych

Metalurgia proszków w Hydroforce to własna linia produkcyjna, a nie odsprzedawana usługa: przygotowanie proszku, prasowanie, spiekanie, kalibrowanie, obróbka cieplna i obróbka po spiekaniu pod jednym dachem. Wspieramy klienta od adaptacji konstrukcji do PM (pochylenia, strefy gęstości, geometria stopy zęba) przez prototypowanie aż po wielką serię, z elastycznymi wolumenami w obie strony.

Jeśli Wasz wyrób zużywa koła zębate w tysiącach sztuk, spiekanie jest najprawdopodobniej najbardziej ekonomiczną dostępną drogą, a my udowodnimy to liczbami na Waszym własnym rysunku.

Prześlijcie rysunek koła zębatego lub próbkę na office@hydroforce.ee albo skorzystajcie z formularza kontaktowego. Nasi inżynierowie przeanalizują geometrię, doradzą PM, MIM lub obróbkę skrawaniem oraz wycenią oprzyrządowanie i cenę sztuki dla Waszych wolumenów.