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铝合金微型齿轮等温精密微成形工艺研究【资讯】

来源:崇左建材网 时间:2023年01月16日

铝合金微型齿轮等温精密微成形工艺研究

摘要: 利用自行研制的精密微塑性成形设备,对铝合金微型齿轮的等温精密成形工艺进行了研究,成功地获得了质量良好的节圆直径为Φ的5A22铝合金微型齿轮。金相分析表明微型齿轮的齿部流线沿齿形轮廓分布,这有利于提高齿轮的承载能力和抗疲劳强度。纳米硬度分析表明微型齿轮的纳米硬度分布也有利于提高齿轮的抗疲劳强度。使用等温精密微成形技术可以制造出质量良好的微型齿轮。

关键词: 微型齿轮;微塑性成形;流线;纳米硬度

中图分类号:TG326 文献标识码: 文章编号:

Study on precision isothermal micro forming technology of aluminum alloy micro-gears

Jian ZHOU, Chunju WANG, Debin SHAN, Bin GUO

Abstract:The precision isothermal forming technology of aluminum alloy micro-gears is studied with a special micro-plastic forming apparatus. 5A22 aluminum alloy micro-gears of 2mm in pitch diameter have successfully been fabricated. The metallographic analysis of themicro-gear indicates that the flow lines of teeth form follow the contour of the teeth shape, which can improve the bearing capacity and the fatigue resistance of the micro-gear. Furthermore, it is found that the nano-hardness distribution of micro-gear can also improve its fatigue resistance. As a result, micro-gears that are of high quality can be made by precision isothermal micro forming process.

Keyword: micro-gear; micro forming; flow line, nano-hardness

2 引言

齿轮是一种应用极为广泛的机械传动零件。齿轮传动具有传动平稳可靠、传动效率高、传递功率范围广、速度范围大、结构紧凑、维护简便和使用寿命长等优点[2]。因此,它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。随着微机电系统的飞速发展,作为重要结构件的微型齿轮的需求也急剧增长。目前,精密微型齿轮主要的制造方法是LIGA和准LIGA技术。LIGA和准LIGA技术能够加工三维微机构零件,获得的结构具有较大的深宽比和精细的结构,深宽比可达222以上,且沿深度方向的直线性和垂直度非常好,表面粗糙度可小于Ra2.2μm,图2是Faulhaber公司用该技术制造出的微型齿轮机构[2]。但该技术加工周期长、生产效率低且成本高,因而极大地限制了LIGA和准LIGA技术的应用[3]。

图2 LIGA技术生产的微型齿轮[2]

Fig.2 Micro-gear made by LIGA

微塑性成形技术是以塑性变形的方式来生产毫米级到微米级的微型零件的技术。微塑性成形技术以其工艺简单、生产成本低、成形件质量好、生产效率高等优点,在微机电系统零件的规模化生产中具有广泛的应用前景[4,5]。国外对微型齿轮的微塑性成形技术已开展了研究工作,如日本的Saotome分别用闭式模锻和挤压的方法成形出了微型齿轮,而且使用所成形的微型齿轮成功地制作出减速比为2/228的减速机构[6~8]。图2是微型齿轮挤压成形件的照片。国内对微塑性成形技术的研究才刚刚起步。

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