CN103056373B

CN103056373B - 一种摩托车起动棘轮的制造方法

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Publication number: CN103056373B
Application number: CN201310028203.7A
Authority: CN
Inventors: 雷啸春; 黄忠荣; 骆大国; 聂勋伦; 刘志军
Original assignee: CHONGQING JU-NENG POWDER METALLURGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING JU-NENG POWDER METALLURGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: CN103056373A

Abstract

一种摩托车起动棘轮的制造方法，以金属粉末为原料在模具中压制成型后进行烧结，其特征在于：所述压制的压力为80～115吨，脱模保压压力为9～15吨。本发明以金属粉末为原料，通过压制、烧结使金属粉末合金化成为合金钢，完全无机械切削加工，不仅避免了钢材的浪费，大幅度节约了钢铁资源，而且生产出的摩托车起动棘轮具有合金钢的机械性能，进一步提高了其机械性能和产品整体质量，也大幅度提高了生产效率。本发明生产工艺简单，产品精度高，一致性好，保证了大批量生产的产品质量稳定性。

Description

一种摩托车起动棘轮的制造方法

技术领域

本发明涉及一种摩托车起动棘轮的制造方法。

背景技术

目前传统的技术方法是，对于摩托车起动棘轮的制造，均以钢材为原料锻造再机械加工制得，具体步骤为：以20CrMo或20CrMnTi圆钢为原料，依次经过：1.下料－2.锻造（模锻）－3.正火（去应力）－4.表面处理（去氧化皮）－5.车加工（车一端面、内孔）－6.车加工（车另一端面、台阶）－7.铣加工（铣斜面）－8.拉削加工（拉内孔花键）－9.钻加工（钻圆点）－10.铣加工（铣端面棘齿）－11.热处理（渗碳淬火回火）－12.表面处理（去氧化皮）等十多道工序加工制得。

但上述传统的技术对摩托车起动棘轮的制造方法存在的缺陷为：加工余量大，造成钢铁材料资源浪费；加工工序过程多，加工周期长，造成能源和人力资源浪费；外观表面质量差，尺寸精度一致性差；铣端面棘齿和拉内孔花键制作生产效率低，刀具磨损快、质量不稳定、刀具消耗大、钢材消耗大、成本高。各机构也尝试用其他方法制备，试图提高生产效率、降低成本，但一直效果不理想，甚至生产出的起动棘轮达不到基本使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完全无机械切削加工，且生产效率高的摩托车起动棘轮的制造方法，制得的产品端面棘齿使用啮合精度高、力学性能好。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种摩托车起动棘轮的制造方法，以金属粉末为原料在模具中压制成型后进行烧结，其特征在于：所述压制的压力为80～115吨，所述压制的脱模保护压力为9～15吨。能有效避免压制模具的回弹力对产品产生的影响，能有效避免产品产生裂纹。优选地，压制产品密度为6.67～7.29g/cm³。

上述烧结的工艺条件包括烧结温度：900～1250℃；烧结进炉至出炉时间：3～10小时；烧结气氛：氮氢混合气体。

上述金属粉末为铁粉、铜粉、镍粉和钼粉中的两种或两种以上。优选地，铁粉为粉末冶金用铁粉，如：还原铁粉FHY100.25、还原铁粉FHY100.27、还原铁粉FHY80.25、还原铁粉FHY80.27、雾化铁粉LAP100.29、雾化铁粉FSY100.28、雾化铁粉FSY200.30、雾化铁粉FSY100.30、雾化铁粉300W、雾化铁粉HAP100.30等粉末冶金用还原铁粉或雾化铁粉。铁粉外观为：银灰色细粉末，铁：≥98.5%，Mn：≤0.4%，Si：≤0.15%，C：≤0.05%，S：≤0.025%，盐酸不溶物：≤0.4%，氢损：≤0.45%，松装密度：2.4～3.05g/cm³流动性：≤35s/50g，粒度为：80～200目。上述铜粉为电解铜粉，如：电解铜粉FTD1、电解铜粉FTD2、电解铜粉FTD3等电解铜粉。Cu粉外观为：浅玫瑰红色微细粉末，铜：≥99.7%，Fe：≤0.02%，0：≤0.20%，C：≤0.05%，S：≤0.004%，水份：≤0.05%，硝酸处理后灼烧残渣：≤0.05%，松装密度：1.2～2.3g/cm³流动性：粒度为：－200目。钼粉为钼铁合金粉，如：钼铁合金粉FeMo60A、钼铁合金粉FeMo55A、钼铁合金粉FeMo50A等钼铁合金粉或钼粉。钼铁合金粉外观为：深灰色微细粉末，钼：≥55%，S：≤0.1%，P：≤0.08%，C：≤0.03%，Si：≤1.0%，水份：≤0.05%，粒度为：－200目。镍粉为羰基镍粉，如：羰基镍粉FTN-4、羰基镍粉FTN-5、羰基镍粉T123、羰基镍粉H123等。羰基镍粉外观为：深灰色微细粉末，镍：≥99.68%，Fe：≤0.01%，0：≤0.15%，C：≤0.1%，水份：≤0.05%，松装密度：0.5～2.7g/cm³，粒度为：－325目。

为了提高产品机械性能，上述金属粉末中加有石墨粉，所述石墨粉为粉末冶金用石墨粉。优选为鳞片石墨粉GF-1、鳞片石墨粉F-1、胶体石墨粉F-2、胶体石墨粉F-特2等粉末冶金用石墨粉。石墨粉外观为：黑灰色微细粉末，固定碳：≥99%，水份：≤0.2%，灰份：≤0.7%，挥发份：≤0.2%，硫：≤0.1%，酸溶铁：≤0.5%，粒度：-325目。

为了提高产品表面质量和提高成形工序性，上述金属粉末中加有润滑剂，所述润滑剂为硬脂酸锌或微粉蜡或合成蜡等粉末冶金用润滑剂。优选为：合成蜡E-203、合成蜡E-206、合成蜡E-209、合成蜡W-SF、复合蜡KB-11、微粉蜡W-special、硬脂酸锌等粉末冶金用润滑剂。润滑剂外观为：白色微细粉末，水份：≤0.2%，胺值：≤3.0%，酸值：≤6.0%，灰份：≤0.1%，熔点：141～145℃，粒度：-200目。

进一步地，为了提高产品的力学性能，组织更加紧密，晶粒更细化，上述原料优选的配方为：C0.1～2%，润滑剂0.1～2%，余量为Fe；或C：0.1～2%，润滑剂：0.1～2%，Cu：0.1～5%，余量为Fe；或C：0.1～2%，润滑剂：0.1～2%，Cu：0.1～5%，Ni：0.1～4%，余量为Fe；或C：0.1～2%，润滑剂：0.1～2%，Cu：0.1～5%，Mo：0.1～3.5%，余量为Fe；或C：0.1～2%，润滑剂：0.1～2%，Cu：0.1～5%，Ni：0.1～4%，Mo：0.1～3.5%，余量为Fe。

压制成型前，上述金属粉末与润滑剂要在混合设备中进行混合，所述混合设备为锥形混料机或V形混料机或三维混料机。混料时间为30～50分钟。

上述压制采用的设备为液压机或机械压机。

上述压制成型后的摩托车起动棘轮采用烧结设备烧结，所述烧结设备为网带炉或推舟炉。

本发明的制造工艺流程为：混料→压型→烧结→热处理淬火。

为了进一步提高产品尺寸和力学性能的稳定性，提高产品机械性能、硬度及耐磨性，上述压制成型、烧结后还进行热处理淬火，所述热处理设备为高频淬火设备。高频淬火阳极电压：7.5～9.5kV，阳极电流7.6～11A，栅极电流0.8～2.1A，加热时间：1～2s，冷却时间：2～6s。

上述模具包括阴模、上冲和下一冲、下二冲、下三冲和芯棒，所述阴模内设有棘轮型腔，棘轮型腔内设有所述下一冲、下二冲、下三冲和芯棒且与所述上冲构成摩托车起动棘轮模型。

压制成型时，先将金属粉末装填进所述棘轮型腔里，上冲向下压制，使金属粉末压制成摩托车起动棘轮，然后上冲上行，摩托车起动棘轮出模。

本发明特别适用于CG125型摩托车起动棘轮的制造。

有益效果：

1.利用本发明提高了制得的摩托车起动棘轮硬度和强度，力学性能在内花键为中心、用着力半径为30mm检测时，能承受压溃力达到15000牛顿以上。摩托车起动棘轮的材料组织更加紧密，产品加工后体积小；产品材料组织晶粒更细化，在250倍显微镜下观察金相组织细密。本发明将金属粉末合金化成为合金钢，生产出的摩托车起动棘轮具有钢的机械性能，其机械性能、硬度和耐磨性等产品整体质量均完全满足使用要求。

2.本发明采用模具压制成型，产品精度高，一致性好，保证了批量生产的产品质量稳定性。产品烧结体呈现珠光体+铁素体金相组织，外观质量好。

3.本发明以金属粉末为原料通过压制、烧结使金属粉末合金化成为合金钢，制成的摩托车起动棘轮完全无机械切削加工，完全无切削加工余量，避免了钢材的浪费，大幅度节约了钢铁资源和动力能源。现有采用传统的用圆钢机械加工摩托车起动棘轮的制造方法其钢材消耗为225g/件，本发明钢材消耗仅为128g/件，与现有传统制造方法相比，本发明机械切削加工余量极少，可节约钢材原料43％；按市场年需800万件摩托车起动棘轮计算，每年可节约钢材776吨；按每吨钢材5000元计算，每年可节约钢材原料成本388万元；

同时，由于本发明工艺简单，工序少，现有传统制造方法的人工成本为0.142元/件，本发明的人工成本为0.075元/件，与现有传统制造方法相比，可节约人工成本47％，大幅度降低了生产成本，有利于降低售价，提高竞争力。

4.现有传统制造方法的摩托车起动棘轮生产效率为0.8件/分钟，本发明生产效率为8件/分钟，是现有传统制造方法的10倍，大幅度提高了生产效率。有利于实现大规模生产。

5.本发明通过压制所述阴模棘轮型腔孔壁、上冲的下面和下一冲、下二冲和下三冲的上端面以及芯棒的所述外表面所构成的型腔内的金属粉末形成为摩托车起动棘轮。经本发明生产的摩托车起动棘轮，精度高，一致性好，保证了批量质量的稳定性；尺寸精度和外观质量以及使用效果大大优于传统工艺生产的摩托车起动棘轮，且完全无机械切削加工余量、生产效率高，制得的产品使用啮合精度高、力学性能好。

附图说明

图1为本发明的CG125模具结构示意图；

图2为本发明的CG125模具装粉状态结构示意图；

图3为本发明的摩托车起动棘轮的产品简图；

图4为图3的产品图A向简图；

图5为图3的产品图B向简图。

具体实施方式

实施例1，

参见图1、图2：一种用于制造摩托车CG125起动棘轮的模具，包括外侧面设有凸台的圆柱形阴模6、上冲3、下一冲7、下二冲10、下三冲13及芯棒4，所述下一冲7、下二冲10穿入所述阴模6型腔内，所述下三冲13穿入所述下二冲10内，所述芯棒4穿入所述上冲3和下三冲13内，所述阴模6上设置有贯穿轴心的摩托车CG125起动棘轮周向形状的型腔，所述下二冲10内套接有下三冲13，所述下三冲13套接有芯棒4，通过压制所述阴模6的摩托车CG125起动棘轮周向形状的型腔孔壁、上冲3的下面和下一冲7和下二冲10及下三冲13的上端面、所述芯棒4的外表面所构成的型腔内的金属粉末形成为摩托车CG125起动棘轮5。

进一步参见图2：为了压制成所需的摩托车CG125起动棘轮，在压制前装粉时，所述下一冲7的上端面高出所述下二冲10的上端面，且该平面在所述阴模6型腔孔的中上部；所述下三冲13的上端面高出所述下二冲10的上端面，且该平面在所述阴模6型腔孔的中下部；所述芯棒4的上端面与所述阴模6的上端面在同一水平面上，所述下三冲13的上端面在所述下二冲10的端面的下方。

进一步参见图1：为了使所述上冲3、下一冲7、下二冲10和下三冲13与压机固定连接，所述模具还包括上冲座1、下一冲座9、下二冲座12和下三冲座15，所述上冲（3）与上冲座1连接，所述下一冲7、下二冲10、下三冲13、分别与下一冲座9、下二冲座12、下三冲座15连接。

进一步参见图1：为了保证所述上冲3、下一冲7、下二冲10和下三冲13与上冲座1、下一冲座9、下二冲座12和下三冲座15连接固定，所述上冲3的上部通过上冲压盖2与上冲座1连接，所述下一冲7的下部、下二冲10的下部、下三冲13的下部分别通过下一冲压盖8、下二冲压盖11、下三冲压盖14与下一冲座9、下二冲座12、下三冲座15连接。

实施例2，

一种摩托车起动棘轮的制造方法，以金属粉末为原料，金属粉末选用铁粉、铜粉、镍粉和钼粉中的两种或两种以上，加入石墨粉,所述石墨粉为粉末冶金用石墨粉，再加入润滑剂混合后装填到模具中，压制成型后进行烧结制得。

压制成型前，各金属粉末、石墨粉与润滑剂在混合设备中进行混合。混合设备选用锥形混料机或V形混料机或三维混料机，混料时间为50分钟。

压制采用液压机或机械压机，工艺条件为压制压力：98吨；压制产品密度：7.0g/cm³。压制后的脱模保护压力为12吨。

烧结采用网带炉或推舟炉，烧结气氛为氮氢混合气体，工艺条件为烧结温度：1150℃；烧结进炉至出炉时间：8小时。

实施例3，

一种摩托车起动棘轮的制造方法，参见实施例3，与实施例2不同点在于，混料时间为30分钟；压制工艺条件为压制压力80吨；压制产品密度为6.67g/cm³。脱模保护压力为9吨。

烧结工艺条件为烧结温度为1000℃；烧结时间为3小时。

实施例4，

一种摩托车起动棘轮的制造方法，参见实施例4，与实施例2不同点在于：混料时间为50分钟。压制工艺条件为压制压力115吨；压制产品密度为7.29g/cm³。脱模保护压力为15吨。

烧结工艺条件为烧结温度1250℃；烧结时间为10小时。

实施例5

各参数选择如表1所示，其它操作同实施例2。

表1

Claims

1.一种摩托车起动棘轮的制造方法，以金属粉末为原料在模具中压制成型后进行烧结，其特征在于：所述压制的压力为80～115吨，脱模保护压力为9～15吨；原料由C0.1～2%，润滑剂0.1～2%，Cu0.1～5%，Ni0.1～4%，Mo0.1～3.5%，余量为Fe组成；

所述Fe为粉末冶金用铁粉，所述粉末冶金用铁粉为还原铁粉FHY100.25、还原铁粉FHY100.27、还原铁粉FHY80.25、还原铁粉FHY80.27、雾化铁粉LAP100.29、雾化铁粉FSY100.28、雾化铁粉FSY200.30、雾化铁粉FSY100.30、雾化铁粉300W、雾化铁粉HAP100.30；铁粉外观为：银灰色细粉末，铁：≥98.5%，Mn：≤0.4%，Si：≤0.15%，C：≤0.05%，S：≤0.025%，盐酸不溶物：≤0.4%，氢损：≤0.45%，松装密度：2.4～3.05g/cm³，流动性：≤35s/50g，粒度为：80～200目；

所述Cu为电解铜粉，所述电解铜粉为电解铜粉FTD1、电解铜粉FTD2、电解铜粉FTD3；Cu粉外观为：浅玫瑰红色微细粉末，铜：≥99.7%，Fe：≤0.02%，0：≤0.20%，C：≤0.05%，S：≤0.004%，水份：≤0.05%，硝酸处理后灼烧残渣：≤0.05%，松装密度：1.2～2.3g/cm³，粒度为：－200目；

所述Mo为钼铁合金粉，所述钼铁合金粉FeMo60A、钼铁合金粉FeMo55A、钼铁合金粉FeMo50A；钼铁合金粉外观为：深灰色微细粉末，钼：≥55%，S：≤0.1%，P：≤0.08%，C：≤0.03%，Si：≤1.0%，水份：≤0.05%，粒度为：－200目；

所述Ni为羰基镍粉，所述羰基镍粉为羰基镍粉FTN-4、羰基镍粉FTN-5、羰基镍粉T123或羰基镍粉H123；羰基镍粉外观为：深灰色微细粉末，镍：≥99.68%，Fe：≤0.01%，0：≤0.15%，C：≤0.1%，水份：≤0.05%，松装密度：0.5～2.7g/cm³，粒度为：－325目；

所述C为粉末冶金用石墨粉，所述粉末冶金用石墨粉为鳞片石墨粉GF-1、鳞片石墨粉F-1、胶体石墨粉F-2、胶体石墨粉F-特2；石墨粉外观为：黑灰色微细粉末，固定碳：≥99%，水份：≤0.2%，灰份：≤0.7%，挥发份：≤0.2%，硫：≤0.1%，酸溶铁：≤0.5%，粒度：-325目；

所述润滑剂为合成蜡E-203、合成蜡E-206、合成蜡E-209、合成蜡W-SF、复合蜡KB-11、微粉蜡W-special、硬脂酸锌；润滑剂外观为：白色微细粉末，水份：≤0.2%，胺值：≤3.0%，酸值：≤6.0%，灰份：≤0.1%，熔点：141～145℃，粒度：-200目；

所述起动棘轮的制造方法中采用的模具为：包括外侧面设有凸台的圆柱形阴模（6）、上冲（3）、下一冲（7）、下二冲（10）、下三冲（13）及芯棒（4），所述下一冲（7）、下二冲（10）穿入所述阴模（6）型腔内，所述下三冲（13）穿入所述下二冲（10）内，所述芯棒（4）穿入所述上冲（3）和下三冲（13）内，所述阴模（6）上设置有贯穿轴心的摩托车起动棘轮周向形状的型腔，所述下二冲（10）内套接有下三冲（13），所述下三冲（13）套接有芯棒（4），通过压制所述阴模（6）的摩托车起动棘轮周向形状的型腔孔壁、上冲（3）的下面和下一冲（7）和下二冲（10）及下三冲（13）的上端面、所述芯棒（4）的外表面所构成的型腔内的金属粉末形成为所述摩托车起动棘轮（5）；

在压制前装粉时，所述下一冲（7）的上端面高出所述下二冲（10）的上端面且在所述阴模（6）型腔孔的中上部；所述下三冲（13）的上端面高出所述下二冲（10）的上端面且在所述阴模（6）型腔孔的中下部；所述芯棒（4）的上端面与所述阴模（6）的上端面在同一水平面上，所述下三冲（13）的上端面在所述下二冲（10）的端面的下方；

所述模具还包括上冲座（1）、下一冲座（9）、下二冲座（12）和下三冲座（15），所述上冲（3）与上冲座（1）连接，所述下一冲（7）、下二冲（10）、下三冲（13）、分别与下一冲座（9）、下二冲座（12）、下三冲座（15）连接；

所述上冲（3）的上部通过上冲压盖（2）与上冲座（1）连接，所述下一冲（7）的下部、下二冲（10）的下部、下三冲（13）的下部分别通过下一冲压盖（8）、下二冲压盖（11）、下三冲压盖（14）与下一冲座（9）、下二冲座（12）、下三冲座（15）连接。

2.如权利要求1所述的摩托车起动棘轮的制造方法，其特征在于：压制产品密度：6.67～7.29g/cm³。

3.如权利要求1或2所述摩托车起动棘轮的制造方法，所述烧结后还进行热处理淬火，所述热处理采用高频淬火。

4.如权利要求1或2摩托车起动棘轮的制造方法，其特征在于：压制成型前，所述金属粉末与所述润滑剂要在混合设备中进行混合，所述混合设备为锥形混料机或V形混料机或三维混料机，混料搅拌时间为30～50分钟；所述压制采用的设备为液压机或机械压机；所述烧结采用的烧结设备为网带炉或推舟炉。

5.如权利要求3摩托车起动棘轮的制造方法，其特征在于：压制成型前，所述金属粉末与所述润滑剂要在混合设备中进行混合，所述混合设备为锥形混料机或V形混料机或三维混料机，混料搅拌时间为30～50分钟；所述压制采用的设备为液压机或机械压机；所述烧结采用的烧结设备为网带炉或推舟炉。