*-=-*p#-=-#Когда говорят о *-=-*strong#-=-#порошковой металлургии*-=-*/strong#-=-# для шестерен, многие сразу думают о компромиссе: дешево, но для простых задач. Это, пожалуй, самый живучий миф. На деле, если отбросить старые учебники и посмотреть на современные прессы и составы шихт, всё иначе. Речь уже не только о малых нагрузках — я сам долго в этом сомневался, пока не увидел ресурсные испытания одной передачи для гидронасоса. Но об этом позже.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Где действительно есть смысл её применять?*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Не буду сыпать общими фразами про ?экономию материала?. Это правда, но не главное. Ключевое — это форма. Сложные контуры, впадины, шлицы, которые на токарном станке потребуют пяти переустановок и кучу дорогого времени. Вот здесь порошковая технология бьёт точно в цель. Заготовка выходит из пресс-формы уже почти готовой, требующей лишь финишной обработки и термообработки.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Но и здесь подводный камень — пресс-форма. Её стоимость съедает всю экономию на малых сериях. Поэтому, когда к нам в компанию обращаются с чертежом на 100 штук, я всегда задаю вопрос: а готовы ли вы вложиться в оснастку? Часто ответ отрицательный. А вот для серий от 5-10 тысяч — это уже её территория. Кстати, наш партнёр по сложным заготовкам, *-=-*strong#-=-#Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY)*-=-*/strong#-=-#, с их 30-летним опытом в литье и механической обработке, часто выступает как следующий этап для нас — мы делаем прессованную заготовку, а они доводят её на *-=-*strong#-=-#ЧПУ*-=-*/strong#-=-# до кондиции, особенно если нужны ответственные поверхности.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Материал — отдельная история. Не просто ?железный порошок?. Это коктейль из основы, легирующих добавок (часто той же меди или никеля) и связующего. Подбор состава — это уже алхимия, и здесь многое зависит от конечной плотности. Плотность после прессования и спекания — это священный грааль. Чем выше, тем лучше механические свойства. Но добиться высокой плотности в сложном профиле — задача нетривиальная.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Плотность, поры и тот самый ?хруст?*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Пористость — это ахиллесова пята. Не та, что видна глазом, а та, что остаётся внутри после спекания. Она работает как концентратор напряжений. Помню один проект с кулачковой муфтой — вроде бы всё по расчетам, плотность на бумаге 7.2 г/см3, а при испытаниях на кручение — трещина по телу зуба. Разбирались долго. Оказалось, неравномерность уплотнения в углах профиля. Пресс-форма была, вроде бы, правильной, но kinematics подачи порошка дала сбой.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#После этого случая мы стали больше внимания уделять не только конечному контролю, но и процессу уплотнения в прессе. Иногда помогает добавка в шихту специальных смазок, которые испаряются при спекании, но улучшают текучесть порошка в форме. Но и это палка о двух концах — может дать усадку в неожиданном месте.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#И да, тот самый ?хруст? или микропластичность. Шестерня из *-=-*strong#-=-#порошкового металла*-=-*/strong#-=-# под большой нагрузкой может не сломаться сразу, а начать как бы ?подминаться?. Это связано с остаточной пористостью. Для ударных нагрузок это критично. Поэтому для таких случаев мы всегда настаиваем на дополнительной операции — пропитке маслом под вакуумом или, что лучше, горячей штамповке после спекания. Это дорого, но плотность подскакивает до уровней, близких к кованой заготовке.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Термичка — можно ли её вообще адекватно проводить?*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Вот здесь мнения часто расходятся. Классическая закалка с нагревом ТВЧ — рискованное дело для порошковой детали. Из-за той же пористости нагрев может быть неравномерным, а при охлаждении возникают внутренние напряжения, которые рвут деталь. Чаще идём по пути цементации в контролируемой атмосфере, но и здесь нужна точная настройка цикла, чтобы не получить хрупкий поверхностный слой.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Один из наиболее удачных наших опытов был связан как раз с использованием готовых пресс-заготовок для последующей мехобработки и термообработки у специалистов. Мы, как производители заготовок, отдали партию сложных шестерен в *-=-*strong#-=-#QSY*-=-*/strong#-=-# именно потому, что у них есть полный цикл: от получения точной отливки (а наша прессовка для них — это, по сути, готовая форма для литья) до финишной *-=-*strong#-=-#CNC обработки*-=-*/strong#-=-# и последующей термообработки в печах с защитной атмосферой. Результат по твёрдости и отсутствию коробления был отличным. Это тот случай, когда симбиоз технологий даёт синергию.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Есть ещё вариант — использование предлегированных порошков. Дорого, но после спекания получается почти готовый материал, типа стали, который требует минимальной последующей термообработки. Но опять же, стоимость сырья заставляет считать каждый килограмм.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Когда всё-таки сказать ?нет??*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Несмотря на весь прогресс, остаются зоны, куда с порошковой металлургией лучше не соваться. Первое — это очень высокие контактные напряжения, как в червячных передачах или гипоидных шестернях. Скольжение + высокое давление — пористая структура может не выдержать, начнётся выкрашивание поверхности.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Второе — динамические нагрузки с частыми реверсами. Усталостная прочность у спечённых деталей, как правило, ниже, чем у цельнометаллических. Это данные не из справочника, а из нашего стенда испытаний. Разница может быть 15-20%, и для ответственного редуктора это приговор.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#И третье — когда требуется абсолютная герметичность материала. Например, для шестерен, работающих в вакууме или с агрессивными средами, которые могут просочиться в поры и вызвать коррозию изнутри. Здесь даже пропитка не всегда спасает. Лучше смотреть в сторону того же литья по выплавляемым моделям, где у *-=-*strong#-=-#QSY*-=-*/strong#-=-# как раз большой опыт, особенно по нержавеющим и специальным сплавам.*-=-*/p#-=-#*-=-*h2#-=-#Взгляд вперёд: не только экономия, но и сложность*-=-*/h2#-=-#*-=-*p#-=-#Сейчас тренд — не просто делать простые шестерни, а интегрированные компоненты. Например, шестерня с впрессованным втулкой подшипника или со сложными внутренними каналами для охлаждения. *-=-*strong#-=-#Порошковая металлургия*-=-*/strong#-=-# здесь вне конкуренции — собрать такую геометрию из нескольких деталей дороже и менее надежно.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Появляются и новые материалы — порошки с добавками дисперсных оксидов, композиты на металлической основе. Это уже область мелкосерийная и дорогая, но для аэрокосмоса или медицины перспективы огромные. Плотность и прочность таких материалов уже не уступают кованым аналогам.*-=-*/p#-=-#*-=-*p#-=-#Так что, возвращаясь к началу. *-=-*strong#-=-#Порошковые металлические шестерни*-=-*/strong#-=-# — это уже давно не про ?дешево и сердито?. Это про технологическую целесообразность для конкретной формы, конкретной нагрузки и конкретного тиража. Главное — честно оценить все риски по пористости и усталости, и не стесняться комбинировать технологии. Как в той истории с нашим партнёром: мы сделали свою часть работы по формованию, а они довели деталь до ума на своих станках и печах. В итоге получился продукт, который всех устроил. А это, в конечном счёте, и есть главный критерий.*-=-*/p#-=-#