載重汽車輪邊減速器齒輪冷擠壓成形技術與傳統切削加工方法的比較

1、齒輪成形方法介紹
　　齒輪由于其傳動的特殊性，在日常生產中被廣泛應用，為保證齒輪的使用壽命，各行各業對齒輪的制造精度及其機械性能提出了更高的要求。 
　　現階段齒輪加工主要有切削加工和塑性成形兩種方法。   
　　齒輪切削加工勢必會破壞金屬的纖維組織，降低輪齒的強度、耐磨性和使用壽命，且傳統的切削加工方法已不能滿足大批量生產的需求，更無法適應節能環保的時代主題。
　　齒輪冷擠壓成形技術是近年來迅速發展起來的一種精密塑性成形技術，其是一種高效、精密、少無切削的先進制造技術，具有成形效率高、節能、節材和零件成形性能好等特點。精密成形的研究水平和應用程度是衡量一個國家科技發展水平的重要標志之一。

2、齒輪冷擠壓成形與傳統的加工方法相比，具有以下特點： 
　?。?）改善齒輪材料內部組織，提高了產品力學性能。擠壓變形后，金屬材料的晶粒組織更加致密，金屬流線不被切斷，纖維組織沿齒廓均勻分布，齒輪彎曲強度、接觸疲勞強度及耐沖擊性明顯提高；
　?。?）由于冷擠壓前材料經過球化退火處理，內部金相呈彌散化均勻分布，消除了影響最終熱處理的不利因素，減少了熱處理時的齒廓變形，提高了齒輪嚙合時的平穩性及齒面的耐磨性，增強了齒輪的使用壽命。
　?。?）齒輪的基體材料一般為低碳合金結構感，冷擠壓成形齒輪時會存才加工硬化，導致基體材料的硬度增加，使冷擠壓齒輪的強度大為提高。
　?。?）生產效率和材料利用率高。傳統的切削加工，材料利用率僅為30%~60%，浪費了大量的優質齒輪鋼材。而齒輪冷擠壓成形材料利用率可達80％~90%。而且省去了大量切削加工工時，提高了勞動生產率。
　?。?）降低污染，有利于環境的可持續發展。齒輪冷擠壓成形噪音低，能耗少；成形件組織性能高，某些情況下可以免去后續熱處理。這些對環境的影響與傳統的切削加工相比都得到了極大的降低。
精密塑性成形是清潔制造的發展方向。清潔生產技術是協調工業發展和環境保護之間矛盾的一種新型生產方式，是本世紀制造業發展的重要要求和特征。清潔型的精密塑性成形技術將在本世紀得到大力發展。冷擠壓成形與機械切削加工的齒輪相比，冷擠壓齒輪制造場地干凈，無鐵屑和油污，減少了污染，保護了環境，亦稱綠色制造。

3、冷擠壓與切削加工微觀組織對比
　　為了對比冷擠壓和切削加工方式對齒輪內部組織和性能的影響，本公司對某行星輪在冷擠壓和切削加工下的晶粒形態和金屬流線進行了對比實驗，所得結果如下：

①晶粒形態對比

　　金相組織對金屬的性能影響很大，本公司對冷擠壓和傳統切削加工齒輪進行了腐蝕處理，顯示晶粒形態如上圖所示。冷擠壓產品的內部晶粒在變形過程被壓縮、細化，沿變形方向被拉長，呈纖維狀，組織結構更加致密，且整個纖維組織渾然一體，沒有任何尖銳的間斷痕跡，這進一步提高了冷擠壓齒輪的機械性能。
　　坯料經過冷擠壓后，齒輪齒根部晶粒沿齒廓邊緣呈流線型分布，且晶粒明顯細化，特別是邊緣變形較大處比心部晶粒細化作用強，這將有效地提高齒輪齒根的彎曲強度及齒面的耐磨性。
　　通過對比還可發現：冷擠壓齒輪相比于滾剃齒輪，由于其預先經過了球化退火處理，其基體組織明顯更加細致更加均勻，這為后續的最終熱處理做好了準備，減小了熱處理變形及熱處理開裂的風險，同時也使淬火后組織比較細密，這大大增強了齒輪的齒根彎曲強度及齒面的抗疲勞強度，也提高的齒面的抗點蝕能力，
　　表層組織越細密，越不容易發生破碎、剝落，這將大大提高齒輪的使用壽命。

②金屬流線對比

　　齒輪切削加工成形，在切削過程中會破壞金屬的流線，在金屬基體組織上產生了一系列的斷層，因而齒輪的強度會有所降低，這種缺陷是切削工藝無法避免的。
　　而齒輪冷擠壓成形是在常溫下，經強大的壓力作用將金屬基體冷擠壓為齒輪。這種方法使金屬基體只發生流動變形，金屬流線是連續、完整的，壓應力塑性變形使組織變得更加緊密，提高了金屬力學性能。齒輪的彎曲強度主要取決于齒根的強度，齒根部位金屬流線的完整性和致密性最為突出和明顯，這從根本上保證了零件的力學性能與使用壽命。

4、展望
　　我司將通過持續不斷的工藝創新來推動冷擠壓技術在國內的發展，力爭向國際先進水平邁進，從而進一步響應國務院發布的《中國制造2025》的號召（“實施工業強基主要是為了解決基礎零部件、基礎工業、基礎材料落后問題”“實施綠色制造工程則是要努力解決我國經濟發展的環境和資源的制約問題”）。