CN101598211A

CN101598211A - 一种高性能粉末冶金温压从动齿轮及其生产方法

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Publication number: CN101598211A
Application number: CNA2009100170800A
Authority: CN
Inventors: 李邦建; 赵文强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2009-12-09

Abstract

本发明公开了一种高性能粉末冶金温压从动齿轮及其生产方法，属于粉末冶金技术领域，其特征在于它主要由以下重量配比的组分制成：水雾化铁粉末100份、铜粉1.5－2份、镍粉0.8－1份、润滑剂0.8－1份和石墨粉末0.8－1份，将上述物料经搅拌制成高合金温压粉末，经温压加热系统均匀加热至130℃，送至加热到150℃的模架、模具中压制成高密度的从动齿轮毛坯，然后经烧结、珩齿、高频淬火和内孔精加工等工序制成。该高性能粉末冶金温压从动齿轮及其生产方法，降低了运行噪音，生产成本降低了43％，节能50％，人工费降低了50％，使用寿命增加一倍以上，具有较高的经济效益及社会效益。

Description

一种高性能粉末冶金温压从动齿轮及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种适用于轿车、摩托车变速箱使用的从动齿轮及其生产方法，属于粉末冶金技术领域，具体的说是一种高性能粉末冶金温压从动齿轮及其生产方法。

背景技术

近几年来，随着科学技术的不断提高和粉末冶金技术引进发展，粉末冶金机械零件的用途越来越广，市场覆盖面也越来越宽。充分发挥了粉末冶金技术节材、节能、节工时的卓越优势。特别是一些高性能粉末冶金结构件，在化学成分和综合机械性能方面，均能满足较高的技术要求，而且逐步替代了铸件、铜件、铝件、合金钢件。采用粉末冶金工艺生产的零部件是汽车、机床机械、电动工具、纺织机械等行业的发展方向，具有较高的经济效益和社会效益。目前，轿车和摩托车的变速箱使用的从动齿轮，都是通过机加工工艺生产的，其不足之处在于：高性能从动齿轮的机加工工艺十分繁琐，其耐磨性差、效率低、产品一致性差，并且高性能从动齿轮的运行噪音较大，且难以解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能一次成型，整体性能好，结构优化，耐磨性高、运行噪音低，适用于轿车和摩托车的变速箱使用的高性能粉末冶金温压从动齿轮。

本发明的另一个目的在于提供一种工艺简单，高性能粉末冶金温压从动齿轮一次成型，易于批量生产的高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该高性能粉末冶金温压从动齿轮，其特征在于：它主要由以下重量配比的组分制成：水雾化铁粉末100份、铜粉1.5-2份、镍粉0.8-1份、润滑剂0.8-1份和石墨粉末0.8-1份。

所述的水雾化铁粉末为莱钢集团粉末冶金有限公司高性能水雾化铁粉末，牌号为LAP100.29。

所述的润滑剂为微粉蜡。

所述的石墨粉末为0^#胶体石墨粉。

将水雾化铁粉末与铜粉、镍粉混合后，加入润滑剂，可有效地降低粉末颗粒间的摩擦力，获得具有高压缩性的高合金温压粉末，再经过温压加热系统将高合金温压粉末均匀加热至130℃，送至加热到150℃的模架、模具中压制成高密度的从动齿轮毛坯，然后经烧结、珩齿、高频淬火和内孔精加工，从而制成高性能粉末冶金温压从动齿轮。

一种高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)、原料混合：

将100份水雾化铁粉末与1.5-2份铜粉、0.8-1份镍粉加入搅拌釜内混合均匀；

(2)、制取高合金温压粉末：

在上述的水雾化铁粉末、铜粉和镍粉的混合物料中，加入0.8-1份润滑剂，再加入0.8-1份石墨粉末，经搅拌制成高合金温压粉末；加入润滑剂，目的是在粉末颗粒表面上形成一层均匀的薄膜，以便让粉体具有防止污染和分层的特性，同时具有良好的流动性和可压缩性，可以有效地降低粉末颗粒间的摩擦力，获得具有高压缩性的高合金温压粉末；该高合金温压粉末，其松比为3.15g/cm³，流动性27s/50g，温压压缩性为7.4g/cm³；

(3)、将高合金温压粉末在模架、模具中压制成高密度的从动齿轮毛坯：

将高合金温压粉末通过温压加热系统均匀加热至130℃，送至加热到150℃的模架、模具中压制成高密度的从动齿轮毛坯；温压时，润滑剂可在粉体表面铺展和流动，并将其粘附于高合金温压粉末颗粒表面，从而提高润滑剂的润滑效果；

(4)、制取高性能粉末冶金温压从动齿轮：

把从动齿轮毛坯依次经过烧结、珩齿、高频淬火和内孔精加工，最终制成高性能粉末冶金温压从动齿轮。

所述的温压加热系统，包括微波加热器、闭环控制器、计算机数控伺服驱动装置、中间传送料仓、模具加热器和装粉靴构成，微波加热器是采用微波加热，由于微波加热的加热速度快，可大大减缓高合金温压粉末的氧化，并且适应性强，为了克服高合金温压粉末体中空气的绝热作用，温压加热系统使一个个高合金温压粉末颗粒暴露于一系列温度可控的加热表面，以保证传热均一；同时采用闭环控制器，防止发生过热，影响高合金温压粉末的性能，一旦高合金温压粉末全部均一地达到了所需温度，即可通过温度可控的输送与供粉系统将其输送到模架、模具腔中；

温压加热系统是利用一能使高合金温压粉末温度保持不变的中间传送料仓，将加热的高合金温压粉末以适合大小不同零件的容积与生产速率自动输送到装粉靴，通过计算机数控伺服驱动装置控制装粉靴的动作，使装粉靴的容积一定、温度可控，将温差控制在±2℃范围内；

模具的加热也很重要，不仅是为了保证压制成形的零件压坯的质量，也是为了保护模具和压机结构，将热冲击减小到最低限度，防止由于过热而破坏高合金温压粉末颗粒的形态，温压加热控制系统中装有带闭环控制器的模具加热器，阴模采用电阻式加热器加热，并将热电偶嵌入阴模中，以控制温度，全部模具处于均一温度状态，以免由于温度不均而导致模具部件不匹配，同时将阴模传递压机机架的热量减小到最低程度，以免损坏压机。

所述的模架、模具，模具是由YG₈、W₁₈Cr₄V为材料制成的，由于温压成形技术要求模具在130℃-150℃温度下工作，模具容易退火，降低了模具的表面硬度及使用寿命，这就要求模具材质具有高的表面硬度及在中、低温下不易退火的性能，因此，选用YG₈、W₁₈Cr₄V为模具材料，这样从根本上解决了温度对模具的影响；模架为全自动分体式多级浮动模架，由于高性能粉末冶金温压从动齿轮截面积大，多台阶，结构形状很复杂，压型难度特别大，因此，采用全自动分体式多级浮动模架；利用高精度的模具、模架加工设备，保证模具、模架的精度，使该产品实现一次成型，从而提高了高性能粉末冶金温压从动齿轮的尺寸稳定性和精度，使密度差减少到0.05g/cm³。

所述的烧结为采用RCWJ-18型推杆式烧结炉在1150℃下烧结加热，使生坯最终成型，烧结时间为四小时。

所述的珩齿，为以产品自身精度为基准珩磨掉产品表面氧化层，以提高齿轮精度和表面光洁度，使其既能降低零部件的制造成本，又能避免出现剔齿应力和变形，提高铁基粉末冶金零部件的精度。

所述的高频淬火，为采用高频淬火机床对产品齿部进行局部热处理，进一步提高产品硬度和强度，研究高频淬火与冷却速度间的关系，寻找到临界冷却速度。

所述的内孔精加工，为采用数控机床对产品内孔进行高精度加工。

采用本发明制成的高性能粉末冶金温压从动齿轮达到的技术要求指标如下：

(1)烧结密度≥7.3g/cm³；

(2)最大转矩≥72Temax(N·m)；

(3)抗拉强度≥1000Mpa；

(4)路试≥60000Km无异常；

(5)尺寸精度IT7级。

本发明的有益效果在于：采用温压粉末、温压工艺生产高性能粉末冶金温压从动齿轮与机加工工艺相比，由于采用温压技术生产的高性能粉末冶金温压从动齿轮存在很多微小的孔隙，而这些孔隙对噪音起到了阻尼作用，降低了运行噪音，同时生产成本降低了43％，节能50％，人工费降低了50％，使用寿命增加一倍以上，具有较高的经济效益及社会效益。

具体实施方式

实施例1：

采用本发明制造摩托车用从动齿轮。

一种摩托车用高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)、原料混合：

将100份水雾化铁粉末与1.5份铜粉、0.8份镍粉加入搅拌釜内混合均匀；所述的水雾化铁粉末为莱钢集团粉末冶金有限公司高性能水雾化铁粉末，牌号为LAP100.29；所述的润滑剂为微粉蜡；所述的石墨粉末为0^#胶体石墨粉。

(2)、制取高合金温压粉末：

在上述的水雾化铁粉末、铜粉和镍粉的混合物料中，加入0.8份润滑剂，再加入0.8份石墨粉末，经搅拌制成高合金温压粉末；该高合金温压粉末，其松比为3.15g/cm³，流动性27s/50g，温压压缩性为7.4g/cm³；

(3)、将高合金温压粉末在模架、模具中压制成高密度的摩托车用从动齿轮毛坯：

将高合金温压粉末通过温压加热系统均匀加热至130℃，送至加热到150℃的模架、模具中压制成高密度的从动齿轮毛坯；

(4)、制取摩托车用高性能粉末冶金温压从动齿轮：

把从动齿轮毛坯依次经过烧结、珩齿、高频淬火和内孔精加工，最终制成摩托车用高性能粉末冶金温压从动齿轮。

所述的温压加热系统，包括微波加热器、闭环控制器、计算机数控伺服驱动装置、中间传送料仓、模具加热器和装粉靴构成，微波加热器是采用微波加热；采用闭环控制器，当高合金温压粉末全部均一地达到了所需温度，即可通过温度可控的输送与供粉系统将其输送到模架、模具腔中；

温压加热系统是利用能使高合金温压粉末温度保持不变的中间传送料仓，将加热的高合金温压粉末以适合大小不同零件的容积与生产速率自动输送到装粉靴，通过计算机数控伺服驱动装置控制装粉靴的动作，使装粉靴的容积一定、温度可控，将温差控制在±2℃范围内；

模具的加热是为了保证压制成形的零件压坯的质量，保护模具和压机结构，温压加热控制系统中装有带闭环控制器的模具加热器，阴模采用电阻式加热器加热，并将热电偶嵌入阴模中。

所述的模架、模具，模具是由YG₈、W₁₈Cr₄V为材料制成的；模架为全自动分体式多级浮动模架；利用高精度的模具、模架加工设备，保证模具、模架的精度，使该产品实现一次成型，从而提高了高性能粉末冶金温压从动齿轮的尺寸稳定性和精度，使密度差减少到0.05g/cm³。

所述的珩齿，为以产品自身精度为基准珩磨掉产品表面氧化层，以提高齿轮精度和表面光洁度。

所述的高频淬火，为采用高频淬火机床对产品齿部进行局部热处理。

经检测，摩托车用高性能粉末冶金温压从动齿轮的技术要求指标如下：

(1)、结密度≥7.3g/cm³；

(2)、最大转矩≥72Temax(N·m)；

(3)、抗拉强度≥1000Mpa；

(4)、路试≥60000Km无异常；

(5)、尺寸精度IT7级。

实施例2

采用本发明制造汽车变速箱用从动齿轮。

一种汽车变速箱用高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)、原料混合：

将100份水雾化铁粉末与2份铜粉、1份镍粉加入搅拌釜内混合均匀；所述的水雾化铁粉末为莱钢集团粉末冶金有限公司高性能水雾化铁粉末，牌号为LAP100.29；所述的润滑剂为微粉蜡；所述的石墨粉末为0^#胶体石墨粉。

(2)、制取高合金温压粉末：

在上述的水雾化铁粉末、铜粉和镍粉的混合物料中，加入1份润滑剂，再加入1份石墨粉末，经搅拌制成高合金温压粉末；该高合金温压粉末，其松比为3.15g/cm³，流动性27s/50g，温压压缩性为7.4g/cm³；

(3)、将高合金温压粉末在模架、模具中压制成高密度的汽车变速箱用从动齿轮毛坯：

将高合金温压粉末通过温压加热系统均匀加热至130℃，送至加热到150℃的模架、模具中压制成高密度的从动齿轮毛坯；温压时，将压制温度控制在润滑剂玻璃化温度之上的2℃左右的温度范围内；

(4)、制取汽车变速箱用高性能粉末冶金温压从动齿轮：

把从动齿轮毛坯依次经过烧结、珩齿、高频淬火和内孔精加工，最终制成汽车变速箱用高性能粉末冶金温压从动齿轮。

经检测，汽车变速箱用高性能粉末冶金温压从动齿轮的技术要求指标如下：

(5)、结密度≥7.3g/cm³；

(6)、最大转矩≥72Temax(N·m)；

(7)、抗拉强度≥1000Mpa；

(8)、路试≥60000Km无异常；

(5)、尺寸精度IT7级。

Claims

1、一种高性能粉末冶金温压从动齿轮，其特征在于：它主要由以下重量配比的组分制成：水雾化铁粉末100份、铜粉1.5-2份、镍粉0.8-1份、润滑剂0.8-1份和石墨粉末0.8-1份。

2、根据权利要求1所述的高性能粉末冶金温压从动齿轮，其特征在于所述的润滑剂为微粉蜡。

3、根据权利要求1所述的高性能粉末冶金温压从动齿轮，其特征在于所述的石墨粉末为0^#胶体石墨粉。

4、一种高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)、原料混合：

(2)、制取高合金温压粉末：

在上述的水雾化铁粉末、铜粉和镍粉的混合物料中，加入0.8-1份润滑剂，再加入0.8-1份石墨粉末，经搅拌制成高合金温压粉末；该高合金温压粉末，其松比为3.15g/cm³，流动性27s/50g，温压压缩性为7.4g/cm³；

(4)、制取高性能粉末冶金温压从动齿轮：

5、根据权利要求4所述的高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于所述的温压加热系统，包括微波加热器、闭环控制器、计算机数控伺服驱动装置、中间传送料仓、模具加热器和装粉靴构成，微波加热器是采用微波加热；在温压加热控制系统中装有带闭环控制器的模具加热器，阴模采用电阻式加热器加热，并将热电偶嵌入阴模中。

6、根据权利要求4所述的高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于所述的模架、模具，模具是由YG₈、W₁₈ Cr₄ V为材料制成的；模架为全自动分体式多级浮动模架。

7、根据权利要求4所述的高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于所述的烧结为采用RCWJ-18型推杆式烧结炉在1150℃下烧结加热，烧结时间为四小时。

8、根据权利要求4所述的高性能粉末冶金温压从动齿轮的生产方法，其特征在于所述的珩齿，为以产品自身精度为基准珩磨掉产品表面氧化层；所述的高频淬火，为采用高频淬火机床对产品齿部进行局部热处理；所述的内孔精加工，为采用数控机床对产品内孔进行高精度加工。