载重汽车轮边减速器齿轮冷挤压成形技术与传统切削加工方法的比较

1、齿轮成形方法介绍
　　齿轮由于其传动的特殊性，在日常生产中被广泛应用，为保证齿轮的使用寿命，各行各业对齿轮的制造精度及其机械性能提出了更高的要求。 
　　现阶段齿轮加工主要有切削加工和塑性成形两种方法。   
　　齿轮切削加工势必会破坏金属的纤维组织，降低轮齿的强度、耐磨性和使用寿命，且传统的切削加工方法已不能满足大批量生产的需求，更无法适应节能环保的时代主题。
　　齿轮冷挤压成形技术是近年来迅速发展起来的一种精密塑性成形技术，其是一种高效、精密、少无切削的先进制造技术，具有成形效率高、节能、节材和零件成形性能好等特点。精密成形的研究水平和应用程度是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。

2、齿轮冷挤压成形与传统的加工方法相比，具有以下特点： 
　　（1）改善齿轮材料内部组织，提高了产品力学性能。挤压变形后，金属材料的晶粒组织更加致密，金属流线不被切断，纤维组织沿齿廓均匀分布，齿轮弯曲强度、接触疲劳强度及耐冲击性明显提高；
　　（2）由于冷挤压前材料经过球化退火处理，内部金相呈弥散化均匀分布，消除了影响最终热处理的不利因素，减少了热处理时的齿廓变形，提高了齿轮啮合时的平稳性及齿面的耐磨性，增强了齿轮的使用寿命。
　　（3）齿轮的基体材料一般为低碳合金结构感，冷挤压成形齿轮时会存才加工硬化，导致基体材料的硬度增加，使冷挤压齿轮的强度大为提高。
　　（4）生产效率和材料利用率高。传统的切削加工，材料利用率仅为30%~60%，浪费了大量的优质齿轮钢材。而齿轮冷挤压成形材料利用率可达80％~90%。而且省去了大量切削加工工时，提高了劳动生产率。
　　（5）降低污染，有利于环境的可持续发展。齿轮冷挤压成形噪音低，能耗少；成形件组织性能高，某些情况下可以免去后续热处理。这些对环境的影响与传统的切削加工相比都得到了极大的降低。
精密塑性成形是清洁制造的发展方向。清洁生产技术是协调工业发展和环境保护之间矛盾的一种新型生产方式，是本世纪制造业发展的重要要求和特征。清洁型的精密塑性成形技术将在本世纪得到大力发展。冷挤压成形与机械切削加工的齿轮相比，冷挤压齿轮制造场地干净，无铁屑和油污，减少了污染，保护了环境，亦称绿色制造。

3、冷挤压与切削加工微观组织对比
　　为了对比冷挤压和切削加工方式对齿轮内部组织和性能的影响，本公司对某行星轮在冷挤压和切削加工下的晶粒形态和金属流线进行了对比实验，所得结果如下：

①晶粒形态对比

　　金相组织对金属的性能影响很大，本公司对冷挤压和传统切削加工齿轮进行了腐蚀处理，显示晶粒形态如上图所示。冷挤压产品的内部晶粒在变形过程被压缩、细化，沿变形方向被拉长，呈纤维状，组织结构更加致密，且整个纤维组织浑然一体，没有任何尖锐的间断痕迹，这进一步提高了冷挤压齿轮的机械性能。
　　坯料经过冷挤压后，齿轮齿根部晶粒沿齿廓边缘呈流线型分布，且晶粒明显细化，特别是边缘变形较大处比心部晶粒细化作用强，这将有效地提高齿轮齿根的弯曲强度及齿面的耐磨性。
　　通过对比还可发现：冷挤压齿轮相比于滚剃齿轮，由于其预先经过了球化退火处理，其基体组织明显更加细致更加均匀，这为后续的最终热处理做好了准备，减小了热处理变形及热处理开裂的风险，同时也使淬火后组织比较细密，这大大增强了齿轮的齿根弯曲强度及齿面的抗疲劳强度，也提高的齿面的抗点蚀能力，
　　表层组织越细密，越不容易发生破碎、剥落，这将大大提高齿轮的使用寿命。

②金属流线对比

　　齿轮切削加工成形，在切削过程中会破坏金属的流线，在金属基体组织上产生了一系列的断层，因而齿轮的强度会有所降低，这种缺陷是切削工艺无法避免的。
　　而齿轮冷挤压成形是在常温下，经强大的压力作用将金属基体冷挤压为齿轮。这种方法使金属基体只发生流动变形，金属流线是连续、完整的，压应力塑性变形使组织变得更加紧密，提高了金属力学性能。齿轮的弯曲强度主要取决于齿根的强度，齿根部位金属流线的完整性和致密性最为突出和明显，这从根本上保证了零件的力学性能与使用寿命。

4、展望
　　我司将通过持续不断的工艺创新来推动冷挤压技术在国内的发展，力争向国际先进水平迈进，从而进一步响应国务院发布的《中国制造2025》的号召（“实施工业强基主要是为了解决基础零部件、基础工业、基础材料落后问题”“实施绿色制造工程则是要努力解决我国经济发展的环境和资源的制约问题”）。