Las opciones de materiales para engranajes de vehículos eléctricos van más allá del acero carburado

El acero carburizado y templado ha sido el material predeterminado para los engranajes de los automóviles durante décadas y sigue siendo la opción principal para las transmisiones eléctricas en la actualidad. Lo que ha cambiado es que ya no es la única respuesta obvia. un Equipo para vehículos eléctricos El programa ahora pesa regularmente el acero carburado frente a componentes de pulvimetalurgia, opciones de aleaciones de carbono medio e incluso plásticos de ingeniería de alto rendimiento, dependiendo de en qué parte del tren motriz se ubica el engranaje y qué carga realmente transporta.

La resistencia a la fatiga de contacto ha elevado la línea de base

El acero carburizado y templado sigue siendo la opción principal para las aplicaciones de engranajes para vehículos eléctricos, y los refinamientos en el contenido de carbono y la composición de la aleación han elevado la resistencia a la fatiga por contacto de este material a más de 1800 MPa en la producción actual. Esto es importante porque los motores eléctricos entregan torque de manera diferente a un motor de combustión interna, aplicando una fuerza instantánea alta en un rango de velocidad más amplio que el que produce una transmisión de gasolina típica en una aplicación Equipo para vehículos eléctricos. Un material de engranaje clasificado para los objetivos de fatiga de ayer no necesariamente resiste este tipo de perfil de carga, lo cual es parte de por qué el refinamiento de la aleación en acero carburizado ha continuado en lugar de establecerse en un nivel de rendimiento anterior.

La metalurgia de polvos está cerrando la brecha con el acero forjado

Los engranajes de pulvimetalurgia, formados mediante procesos de forma casi neta que reducen significativamente el desperdicio de material en comparación con el mecanizado convencional, han alcanzado densidades superiores a 7,4 g/cm³ en las formulaciones actuales. Este nivel de densidad acerca el rendimiento al acero forjado que lo que lograron las generaciones anteriores de pulvimetalurgia, lo que lo convierte en una opción más viable para aplicaciones de EV Gear donde la eficiencia del material es importante junto con el rendimiento mecánico. Un engranaje de pulvimetalurgia construido según este estándar de densidad se adapta a componentes en los que la conformación casi neta reduce tanto el costo del material como el tiempo de mecanizado sin renunciar a la capacidad de carga que necesita un componente del tren motriz.

El acero de aleación con medio contenido de carbono ocupa una posición de costos distinta

El acero de aleación de medio carbono templado y revenido ocupa una posición diferente en la línea de materiales, adecuado para condiciones operativas de carga media en lugar de las aplicaciones de mayor tensión que normalmente maneja el acero carburado. Esta opción conlleva una clara ventaja de costos, que es parte de la razón por la cual se usa más ampliamente en transmisiones de vehículos comerciales donde los perfiles de carga difieren de las aplicaciones de vehículos eléctricos de pasajeros y la sensibilidad a los costos juega un papel más importante en la selección de materiales. Elegir entre esta opción y el acero carburado para un EV Gear generalmente se reduce a hacer coincidir la capacidad del material con el ciclo de trabajo real que verá un componente, en lugar de optar por el material de mayor especificación en cada engranaje de una transmisión.

Las mejoras en el tratamiento térmico están remodelando los cronogramas de producción

La tecnología de carburación a baja presión ha acortado el tiempo del ciclo de carburación en más de un 30 por ciento en las implementaciones actuales, al mismo tiempo que ha reducido los defectos de oxidación interna que los procesos de carburación atmosférica más antiguos eran más propensos a introducir. El enfriamiento con gas a alta presión al vacío ha mejorado de manera similar tanto el control de la deformación como la uniformidad de la dureza de la superficie en comparación con los métodos de enfriamiento más antiguos. Estos refinamientos del tratamiento térmico son importantes específicamente para los componentes de acero aleado carburizado, ya que la etapa de tratamiento es lo que convierte una pieza en bruto mecanizada en un engranaje capaz de soportar la fatiga y el desgaste que exigen las transmisiones eléctricas.

La modificación de la superficie agrega resistencia al desgaste sin cambiar el material base

Las técnicas de implantación de iones y deposición física de vapor permiten a los fabricantes mejorar la resistencia al desgaste y el rendimiento antidesgaste en los dientes de engranajes de alta velocidad sin alterar las propiedades del material base subyacente. Este tipo de tratamiento de la superficie de los engranajes se ha vuelto más relevante a medida que Equipo para vehículos eléctricos Las velocidades del motor aumentan hacia las 15.000 o 20.000 RPM, ya que las superficies de los dientes a estas velocidades experimentan patrones de desgaste que difieren del funcionamiento a baja velocidad típico de los trenes de transmisión de combustión interna. Aplicar un tratamiento de superficie en lugar de cambiar todo el componente a un material base más duro y costoso ofrece una manera de abordar esta demanda de desgaste sin rediseñar el engranaje desde cero.

La precisión de la fabricación debe seguir el ritmo de los avances en materiales

Las mejoras en los materiales solo se traducen en rendimiento laboral si la precisión de fabricación se mantiene, razón por la cual el rectificado de engranajes de alta precisión sigue siendo el método principal para lograr las tolerancias ISO 1328 Grado 5 que comúnmente requieren los engranajes reductores EV actuales. Algunas aplicaciones de alto rendimiento ya están trabajando hacia el Grado 4 y explorando caminos hacia la precisión de Grado 3, lo que refleja cuán estrechamente deben moverse juntas la capacidad del material y la precisión del mecanizado a medida que las velocidades de la transmisión eléctrica continúan aumentando. Zhejiang Haoshun Machinery Technology Co., Ltd. desarrolla componentes de engranajes en esta gama de requisitos de precisión y materiales, aplicando tratamientos térmicos y procesos de mecanizado adecuados para el perfil de carga y velocidad específico que presenta cada aplicación de transmisión.