Effect of sintering temperature on the accuracy of MIM small-module gears

LIU Zuoshi; MING Aoyang; REN Jihua; WANG Xiaoyi; ZHONG Zhicheng; ZHU Minfeng; ZHU Weidong

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.017

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Effect of sintering temperature on the accuracy of MIM small-module gears

Development·Application | 更新时间：2025-09-20

- Effect of sintering temperature on the accuracy of MIM small-module gears
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 49, Issue 9, Pages: 136-142(2025)
- 作者机构：
  
  1.江西理工大学　机电工程学院，赣州　341000
  2.赣南科技学院　智能制造与材料工程学院，赣州　341000
  3.河南科技大学　机电工程学院，洛阳　471003
  4.江西悦安新材料股份有限公司，赣州　341500
  5.江苏精研科技股份有限公司，常州　213023
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.017
  CLC： TF125
- Received：03 June 2024，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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刘祚时，明澳阳，任继华，等. 烧结温度对MIM小模数齿轮精度的影响［J］. 机械传动，2025，49（9）：136-142.

LIU Zuoshi，MING Aoyang，REN Jihua，et al. Effect of sintering temperature on the accuracy of MIM small-module gears［J］. Journal of Mechanical Transmission，2025，49（9）：136-142.
刘祚时，明澳阳，任继华，等. 烧结温度对MIM小模数齿轮精度的影响［J］. 机械传动，2025，49（9）：136-142. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.017.

LIU Zuoshi，MING Aoyang，REN Jihua，et al. Effect of sintering temperature on the accuracy of MIM small-module gears［J］. Journal of Mechanical Transmission，2025，49（9）：136-142. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.017.

摘要

目的

为提高小模数齿轮的精度，以420不锈钢粉末为原料，采用金属粉末注射成形（Metal powder Injection Molding

MIM）工艺，在1 330~1 360 ℃的烧结温度下制备小模数齿轮；以微观形貌最佳的注射坯为前提条件，研究烧结温度对小模数齿轮精度的影响。

方法

采用MLA650F场发射扫描电子显微镜观察齿轮注射坯的微观形貌，分别采用JE 20齿轮测量中心、Image J软件、洛氏硬度计测量了烧结后齿轮的精度、孔隙率、硬度。

结果

结果表明，在110 MPa注射压力下，当烧结温度从1 330 ℃升高至1 350 ℃时，齿轮表面的孔隙率降低48.28%，密度提升5%，硬度提升8.22%，收缩率持续增大，精度逐渐提高；当温度超过1 350 ℃后，孔隙率降低20%，密度降低0.26%，硬度降低0.51%，收缩率缓慢提高，齿轮精度逐渐下降；烧结温度为1 350 ℃时，齿轮的综合性能最佳，孔隙率为1.5%，密度为7.56 g/cm

，硬度为39.5 HRC，收缩率为14.1%，精度等级最高，达到了标准GB/T 2363—1990的7级精度。

Abstract

Objective

In order to improve the accuracy of small-module gears

small-module gears are prepared by using 420 stainless steel powder as raw material and metal powder injection molding (MIM) process at a sintering temperature of 1 330－1 360 ℃. The injection blank with the best micro-morphology was taken as a prerequisite to study the effect of sintering temperature on the accuracy of small-module gears.

Methods

MLA650F field emission scanning electron microscope was used to observe the microscopic morphology of the gear injection blanks; JE 20 gear measuring center

Image J software

and Rockwell hardness tester were used to measure the accuracy

porosity

and hardness of the sintered gears

respectively.

Results

The results show that under 110 MPa injection pressure

when the sintering temperature is increased from 1 330 ℃ to 1 350 ℃

the porosity of the gear surface decreases by 48.28%

the density increases by 5%

the hardness increases by 8.22%

the shrinkage continues to increase

and the accuracy is gradually improved; when the temperature is more than 1 350 ℃

the porosity decreases by 20%

the density decreases by 0.26%

the hardness decreases by 0.51%

the shrinkage rate increases slowly

and the accuracy of the gear gradually decreases; when the sintering temperature is 1 350 ℃

the gear has the best comprehensive performance

with a porosity of 1.5%

a density of 7.56 g/cm

a hardness of 39.5 HRC

a shrinkage rate of 14.1%

and the highest accuracy level of grade 7 in the GB/T 2363—1990 testing standard.

关键词

Keywords

references

康玉辉，李美美 . 逆向工程技术在小模数齿轮加工检测中的应用［J］. 机电工程， 2020 ， 37 （ 11 ）： 1372 - 1375 .

KANG Yuhui ， LI Meimei . Application of reverse engineering technology in machining and measuring of small module gear ［J］. Journal of Mechanical & Electrical Engineering ， 2020 ， 37 （ 11 ）： 1372 - 1375 .

刘超，孔祥吉，吴胜文，等 . 钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展［J］. 粉末冶金技术， 2017 ， 35 （ 2 ）： 150 - 158 .

LIU Chao ， KONG Xiangji ， WU Shengwen ， et al . Research progress on metal injection molding of titanium and titanium alloys ［J］. Powder Metallurgy Technology ， 2017 ， 35 （ 2 ）： 150 - 158 .

钟志丞，潘春荣，林玲，等 . 粉末粒径对MIM小模数齿轮质量性能的影响研究［J］. 机械传动， 2023 ， 47 （ 12 ）： 146 - 152 .

ZHONG Zhicheng ， PAN Chunrong ， LIN Ling ， et al . Research on effect of powder particle size on quality performance of MIM small module gears ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 146 - 152 .

相宁，张晓雯，葛勇，等 . 注射成型热塑性聚氨酯制件的取向形态演变和力学性能［J］. 材料工程， 2021 ， 49 （ 12 ）： 156 - 163 .

XIANG Ning ， ZHANG Xiaowen ， GE Yong ， et al . Orientation morphology evolution and mechanical properties of injection molded thermoplastic polyurethane ［J］. Journal of Materials Engineering ， 2021 ， 49 （ 12 ）： 156 - 163 .

孙纯纯，郭志君，张金勇，等 . 亚稳β钛合金在生物医学领域的研究进展［J］. 稀有金属材料与工程， 2022 ， 51 （ 3 ）： 1111 - 1124 .

SUN Chunchun ， GUO Zhijun ， ZHANG Jinyong ， et al . Research progress on metastable β-titanium alloys for biomedical applications ［J］. Rare Metal Materials and Engineering ， 2022 ， 51 （ 3 ）： 1111 - 1124 .

侯江涛，刘召锋，金晶，等 . 金属粉末注射成型技术在助插拔锁紧装置中的应用［J］. 电子机械工程， 2022 ， 38 （ 2 ）： 52 - 55 .

HOU Jiangtao ， LIU Zhaofeng ， JIN Jing ， et al . Application of metal powder injection molding in plug-in locking device ［J］. Electro-Mechanical Engineering ， 2022 ， 38 （ 2 ）： 52 - 55 .

易茜，柳淳，李聪波，等 . 基于小样本数据驱动的滚齿工艺参数低碳优化决策方法［J］. 中国机械工程， 2022 ， 33 （ 13 ）： 1604 - 1612 .

YI Qian ， LIU Chun ， LI Congbo ， et al . A low carbon optimization decision method for gear hobbing process parameters driven by small sample data ［J］. China Mechanical Engineering ， 2022 ， 33 （ 13 ）： 1604 - 1612 .

张驰，徐春 . 金属粉末注射成形技术［M］. 北京：化学工业出版社， 2008 ： 214 - 215 .

ZHANG Chi ， XU Chun . Metal powder injection molding technology ［M］. Beijing ： Chemical Industry Press ， 2008 ： 214 - 215 .

KAZIOR J . Influence of sintering atmosphere，temperature and the solution-annealing treatment on the properties of precipitation-hardening sintered 17-4 PH stainless steel ［J］. Materials ， 2023 ， 16 （ 2 ）： 760 .

LIAO Y X ， LI Z ， LI X B ， et al . Effect of sintering temperature on microstructure and mechanical properties of Fe-4Ni-0.8Mo-0.6C steel small-module gears fabricated by micrometal injection molding ［J］. Steel Research International ， 2023 ， 94 （ 8 ）： 2200886 .

陈慧，姜雪，韩勇 . W-CoCrNi合金的烧结致密化及其组织与性能［J］. 中国有色金属学报， 2024 ， 34 （ 3 ）： 812 - 822 .

CHEN Hui ， JIANG Xue ， HAN Yong . Sintering densification， microstructure and properties of W-CoCrNi alloy ［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals ， 2024 ， 34 （ 3 ）： 812 - 822 .

ZOU L M ， LIU R Y ， SU Z J ， et al . Sintering optimization of high nitrogen nickel free austenitic stainless steel prepared by metal injection molding ［J］. Journal of Physics：Conference Series ， 2023 ， 2459 （ 1 ）： 012121 .

ABDULLAH A R ， DANDANG A ， KHALIL N Z ， et al . Effect of sintering temperature on physical properties & hardness of CoCrMo alloys fabricated by metal injection moulding process ［J］. IOP Conference Series：Materials Science and Engineering ， 2017 ， 257 （ 1 ）： 012010 .

MIAO T H ， ZHAN S ， CHEN X J ， et al . Effect of sintering temperature on microstructure characteristics of porous NiTi alloy fabricated via elemental powder sintering ［J］. Materials ， 2024 ， 17 （ 3 ）： 743 .

许均力，贾成厂，何新波，等 . 粉末注射成形中注射工艺参数对注射坯尺寸和密度的影响［J］. 粉末冶金技术， 2010 ， 28 （ 5 ）： 376 - 380 .

XU Junli ， JIA Chengchang ， HE Xinbo ， et al . Influence of injection parameters on size and density of green body in powder injection molding ［J］. Powder Metallurgy Technology ， 2010 ， 28 （ 5 ）： 376 - 380 .

汤志豪，潘超梅，何鹏江，等 . 金属注射成形HK30不锈钢的尺寸稳定性与力学性能［J］. 粉末冶金材料科学与工程， 2021 ， 26 （ 4 ）： 313 - 319 .

TANG Zhihao ， PAN Chaomei ， HE Pengjiang ， et al . Dimensional stability and mechanical properties of HK30 stainless steel by metal injection molding ［J］. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy ， 2021 ， 26 （ 4 ）： 313 - 319 .

全国齿轮标准化技术委员会 . 小模数渐开线圆柱齿轮精度： GB/T 2363—1990 ［S］. 北京：中国标准出版社， 1990 ： 6 .

National Technical Committee for Gear Standardization . Accuracy of fine-pitch involute cylindrical gears ： GB/T 2363—1990 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 1990 ： 6 .

TERNERO F ， ROSA L G ， URBAN P ， et al . Influence of the total porosity on the properties of sintered materials：a review ［J］. Metals ， 2021 ， 11 （ 5 ）： 730 .

阮建明，黄培云 . 粉末冶金原理［M］. 北京：机械工业出版社， 2012 ： 268 - 269 .

RUAN Jianming ， HUANG Peiyun . Principles of powder metallurgy ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2012 ： 268 - 269 .

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