En los equipos industriales modernos, el proceso de fabricación de piezas metálicas está experimentando una actualización revolucionaria. Como representante típico, los engranajes de pulvimetalurgia se han utilizado ampliamente en electrodomésticos, automóviles, maquinaria de construcción y otros campos.
Este artículo tomará como ejemplo los equipos de rodillos para analizar los principios científicos y las aplicaciones del mundo real de esta tecnología. 1. Principio de fabricación de la pulvimetalurgia La pulvimetalurgia es un proceso de fabricación de piezas mediante prensado y sinterización de polvo metálico a altas temperaturas, y su historia se remonta a la producción de alambre de tungsteno en 1909.
En comparación con el procesamiento de corte tradicional, esta tecnología puede reducir el proceso de fabricación de engranajes de 12 a 6-8 pasadas, aumentar la tasa de utilización del material al 85%-95% y reducir significativamente el consumo de energía. Los engranajes de los equipos de tambor están hechos principalmente de polvo a base de hierro (agregando entre 1% y 3% de cobre, níquel y otros elementos), moldeados a una presión de 400-800MPa y sinterizados en una atmósfera protectora de aproximadamente 1120°C. La densidad del producto terminado puede alcanzar 6,8-7,2 g/cm³ (la densidad teórica del hierro puro es 7,87 g/cm³) y la precisión de la forma del diente cumple con el estándar ISO nivel 8-9, que es equivalente al control de tolerancia de un solo diente en el rango de 20-40 μm. 2. Adaptabilidad técnica del equipo de tambor La estructura porosa de los engranajes de pulvimetalurgia (porosidad 5%-15%) tiene la ventaja del almacenamiento natural de aceite.
Los datos experimentales muestran que en el sistema de accionamiento del tambor de la lavadora, con tratamiento de filtración de cobre o aceite, el engranaje funciona continuamente durante 8000 horas a 1500 rpm y el desgaste se puede controlar dentro de 0,15 mm. Esta característica lo hace excelente en condiciones frecuentes de arranque y parada. Las aplicaciones industriales prestan más atención a la optimización del rendimiento del material. En el proyecto de transformación del sistema de transmisión de una planta de cemento, el conjunto de engranajes de pulvimetalurgia que utiliza un proceso de sinterización especial tiene una vida útil 1,8 veces mayor que la de los engranajes tradicionales a una temperatura de trabajo de 70°C. El análisis metalográfico del material mostró que la distribución de difusión interna del carburo alcanzaba HRC 20-45. 3. Especificaciones de uso y estado de la industria La especificación de ensamblaje recomienda usar una adaptación de transición H7/k6 y la interferencia del ensamblaje se controla entre 0,01 y 0,03 mm.
Cuando se utiliza aceite para engranajes sintético con viscosidad ISO VG68, es necesario complementar periódicamente los lubricantes sólidos como el disulfuro de molibdeno. Advertencia de falla Cuando la temperatura de la caja de cambios aumenta más de 3 °C con respecto al valor base, o el valor de aceleración de la vibración excede los 4 m/s², se recomienda realizar un mantenimiento preventivo. Según las estadísticas de la División de Pulvimetalurgia de la Asociación China del Acero, la producción de piezas de pulvimetalurgia en nuestro país alcanzará las 800.000 toneladas en 2022, de las cuales los productos de engranajes representan alrededor del 35%.
En el campo de la automoción, esta tecnología ha logrado la producción en masa de engranajes planetarios de cajas de cambios, y una marca alemana ha aumentado con éxito la resistencia a la fatiga de los engranajes en un 40 % mediante un proceso de prensado en gradiente. 4. Desarrollo tecnológico y desafíos prácticos En la actualidad, la tecnología de impresión 3D de metal ha comenzado a combinarse con la pulvimetalurgia y se han producido pruebas de engranajes de optimización de topología en el laboratorio, con un efecto de reducción de peso del 25%. Sin embargo, debido al costo del equipo y la estabilidad del proceso, esta tecnología aún no se ha aplicado a gran escala. Las investigaciones de la industria muestran que los engranajes de pulvimetalurgia aún deben usarse junto con los procesos de forjado tradicionales en escenarios de servicio extremadamente pesado (>5 toneladas).
Esta tecnología de fabricación, que se originó hace cien años, continúa evolucionando en el equilibrio entre precisión y resistencia. Cuando desmontamos el equipo del tambor, los engranajes que brillan con un brillo metálico son un microcosmos de la fabricación industrial moderna de precisión.
