CN103521772A - 一种生产上结合件的粉末冶金方法及成型模具 - Google Patents

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Abstract

一种生产上结合件的粉末冶金方法及成型模具，其粉末材料组成按重量百分比包括2.5%电解铜粉、1.0%羰基镍粉、0.9%石墨粉或碳粉、0.8%硬酯酸锌及水雾化铁粉余量，其中硬酯酸锌为润滑剂，主要生产工艺包括混粉、成型、烧结、渗碳淬火、清洗烘干及回火，本发明利用补粉法和排粉法原理，在模具设计中的阴模上设计了补粉槽和排粉槽，在不用增加成型压机更多的操作系统的情况下，通过补粉法、排粉法来改变压坯各处的冲填量符合压缩比，以保证成型后压坯有均匀的密度，简化了模具，减少压机操作系统；同时渗碳淬火后清洗烘干保证了制品回火后外观光洁、表面微有氧化而成金黄色；另外，回火后改善了制品内部的组织，消除内应力。

Description

一种生产上结合件的粉末冶金方法及成型模具
技术领域
本发明涉及一种生产上结合件的方法及成型模具，具体涉及一种新的粉末冶金上结合件的方法及成型模具。
背景技术
金属粉末成型，是将金属粉末压制成型成高密度压坯，压坯再经烧结后成烧结金属制品，烧结金属制品机械性能好坏在于压坯是不是达到所规定的密度，以及各处密度是否均匀一致，模具各段下模冲冲填量与压坯压制的厚度之比准确达到规定的压缩比e，压坯的密度就均匀。理论上压坯端面有多少台面，就要有相应数量的可控制其浮动位、成型位、脱模位的模板，才能保证压坯各台面的密度一致和成型后能够脱模。
上结合件，是一种电动工具，零件通过端面齿和另一个端面带齿零件结合在一起就可以传动力矩，它有3个台面，传统的粉末冶金上结合件模具就需要有3个下模冲，对应的下一冲、下二冲、下三冲安装在成型机模架的下一模板、下二模板、下三模板上，这就要求成型压机增加更多的操作系统，操作较为繁琐。
发明内容
本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供了一种新的粉末冶金上结合件的方法。通过本技术方案，不用增加成型压机更多的操作系统的情况下，通过补粉法、排粉法来改变压坯各处的冲填量符合压缩比，以保证成型后压坯有均匀的密度。
本发明是通过以下技术方案得以解决的：一种粉末冶金上结合件的方法，其粉末材料组成按重量百分比包括，2.5%电解铜粉、1.0%羰基镍粉、0.9%石墨粉或碳粉、0.8%硬酯酸锌及水雾化铁粉余量。一种新的粉末冶金上结合件方法为：
（1）混粉：将确定配方的材料在双锥混料机内混合1小时，混合均匀无偏析；
（2）成型：采用多次填充的方式填充，其中包括多次补粉和排粉过程，使其各处的冲填量符合压缩比，在模具内以1697Mpa压力压制4.3秒成型；
（3）烧结：在1120℃下直接烧结4.2小时，烧结：网带速度80mm/min，氢气流量4-6m3/h，氮气流量12-18m3/h；
（4）渗碳淬火：在连续式网带渗碳淬火炉中820℃淬1.54小时，淬火氛围为网带速度65mm/min、煤油流量33ml/min（小流线）和分解氨流量0.45-0.5m3/h；
（5）清洗烘干：淬火后的零件在自动通过式超声波、喷淋、烘干清洗机中清洗烘干；
（6）回火：回火温度350℃，保温1.5小时后随炉冷却至100℃以下出炉。
本发明所采用的成型模具包括下一（外）冲、和下二（内）冲、芯棒、上一冲、上二冲及阴模，阴模上设有补粉槽和排粉槽，补粉槽用阴模端面车凹台来实现，尺寸为：外径深0.2cm，排粉槽在阴模上开槽实现，在阴模压坯成型的凹台部位边缘开槽的宽为1mm，深7mm，通过多次补粉和排粉过程使其各处的冲填量符合压缩比。
本发明采用补粉法和排粉法设计，在阴模上开有补粉槽和排粉槽，减少了下冲模数量，减少压机操作系统，减少压制操作；淬火后清洗烘干保证了制品回火后外观光洁、表面微有氧化而成金黄色；同时回火后，改善了制品内部的组织，消除内应力。
附图说明
图1为本发明的模具和压坯成型图；
图2为本发明的上结合件的成品图。
附图标记说明：1为上二冲，2为上一冲，3为芯棒，4为阴模，5为下一冲，6为下二冲，7为排粉槽，8为补粉槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述，一种粉末冶金上结合件的方法，其粉末材料组成按重量百分比包括，1.5%电解铜粉、1.0%羰基镍粉、0.9%石墨粉或碳粉、0.8%硬酯酸锌及水雾化铁粉余量，其中硬酯酸锌为润滑剂。
一种新的粉末冶金上结合件方法为：
（1）混粉：将确定配方的材料混合，然后再磨制成颗粒直径平均不超过100目的粉末，在双锥混料机内混合1小时；
（2）成型：采用多次填充的方式并完成补粉和排粉过程，其各处的冲填量符合压缩比，然后在模具内以1697Mpa压力压制4.3秒成型，压坯成型后密度达6.8±0.1g/cm3；
（3）烧结：在1120℃下直接烧结4.2小时，烧结氛围，网带速度80mm/min，氢气流量4-6m3/h，氮气流量12-18m3/h，烧结后，制品硬度不小于HRB40；
（4）渗碳淬火：在连续式网带渗碳淬火炉中820℃淬1.54小时，淬火氛围为网带速度65mm/min、煤油流量33ml/min（小流线）和分解氨流量0.45-0.5m3/h，淬火后，制品硬度为HRC32-40；
（5）清洗烘干：淬火后的零件在自动通过式超声波、喷淋、烘干清洗机中清洗烘干，网带速度1m/min，喷淋、漂洗的清洗液流量：12.5m3/h，超声波频率：3.6kHZ，清洗烘干的目的是保持制品回火后外观光洁、表面微有氧化而成金黄色，因为渗碳淬火后，制品内部含淬火液，此时立即回火，制品内部淬火液在高温时燃烧，在制品表面形成难以去除黑色层，严重影响外观；
（6）回火：在井式回火炉回火，回火温度350℃，保温1.5小时后随炉冷却至100℃以下出炉，回火后，改善了制品内部的组织，消除内应力，得到成品，产品性能符合国家标准GB/T14667.1-1993。
本实施例所用模具包括下一冲5、和下二冲6、芯棒3、上一冲2、上二冲1及阴模4；阴模材料为Cr12MoV钢，硬度﹥61HRC；模套材料为45号钢，硬度28-32HRC；芯棒为材料Cr12合金工具钢，硬度﹥60HRC；上、下模冲材料为GCr15钢，硬度52-56HRC；接杆、压垫材料为40Cr钢，硬度40-45HRC；压盖材料为45号钢，不作热处理；阴模型孔D=产品外径中差值
Figure BDA0000397122640000021
芯棒外径d=产品内孔中差值
Figure BDA0000397122640000031
Figure BDA0000397122640000033
Figure BDA0000397122640000038
阴模4上设有补粉槽8和排粉槽7，下一冲5截面上多出两台，台高
Figure BDA0000397122640000039
外径
Figure BDA0000397122640000035
（如图2所示），需要补粉，在靠近两凸台的阴模端车凹台，充填刮平后阴模上浮，凹台内粉充入两凸台区域，所以补粉槽8可以通过阴模端车凹台来实现，尺寸为：外径
Figure BDA0000397122640000036
深2mm（8），粉盒自动送粉后所能增加的粉末重量和计算所需粉量完全相同；零件两凸台旁边是个凹面，凹面宽度22mm，深
Figure BDA0000397122640000037
（如图2所示），由于下一（外）冲是一整体，在凹面没有分成两部分，因此充填量是按压坯的总厚度与压缩比的乘积，其中还包括实施补粉法而增加的那部分粉量，多余粉量必须全部排出，在需排粉的部位开槽，排粉槽7在阴模上开槽实现，在阴模压坯成型的凹台部位边缘开槽的宽为1mm，深7mm；阴模成型时的下浮量为5.16mm。
使用时：上一冲2和上二冲1随压机曲轴上行，阴模4接着上浮（见图1左充填），压机送粉盒自动充填，充填结束，上一冲2和上二冲1随压机曲轴下行，与此同时阴模4又向上会跳4mm，将充满在补粉槽8内粉补入阴模4的型孔内下一冲5的上端，曲轴进一步下行，上二冲1与芯棒3接触封住内孔，上一冲2与阴模接触封住外圆；上二冲1、上一冲2继续，与此同时阴模4也向下浮动，阴模4浮动速度低于上二冲1、上一冲2下行速度，在此过程阴模排粉槽7处有粉末排出，阴模下浮量到5.16mm时停止，排粉结束，上二冲1、上一冲2继续下行至压机曲轴下死点，成型完成（见图1右成型）。压机曲轴离开下死点上行，上一冲2先脱离压坯，上二冲1暂不脱离压坯（这个过程就是保压），设置好上一冲2脱离压坯5mm后，上二冲1结束保压上行，此后阴模4脱模至下二冲6平齐处，随后芯棒3拉下也到这和位置，接着下一冲5下行与下二冲6和阴模口平齐的位置，此时完成了脱模过程，随后又开始下一循环，粉盒自动充填前将压坯推出阴模口，使其沿滑道滑入周转盒内。

Claims (7)

1.一种生产上结合件的粉末冶金方法，其粉末材料组成按重量百分比包括2.5%电解铜粉、1.0%羰基镍粉、0.9%石墨粉或碳粉、0.8%硬酯酸锌及水雾化铁粉余量，其中硬酯酸锌为润滑剂，该方法包括：
（1）混粉：将确定配方的材料混合，在双锥混料机内混合1小时；
（2）成型：采用多次填充的方式并完成补粉和排粉过程，使其各处的冲填量符合压缩比后在模具内以1697Mpa压力压制4.3秒成型；
（3）烧结：在1120℃下直接烧结4.2小时，烧结氛围，网带速度80mm/min，氢气流量4-6m3/h，氮气流量12-18m3/h；
（4）渗碳淬火：在连续式网带渗碳淬火炉中820℃淬1.54小时，淬火氛围为网带速度65mm/min、煤油流速小流线33ml/min和分解氨流量0.45-0.5m3/h；
（5）清洗烘干：淬火后的零件在自动通过式超声波、喷淋、烘干清洗机中清洗烘干，网带速度1m/min，喷淋、漂洗的清洗液流量25m3/h×2，超声波频率为3.6kHZ；
（6）回火：在井式回火炉回火，回火温度350℃，保温1.5小时后随炉冷却至100℃以下出炉。
2.根据权利要求1所述一种生产上结合件的粉末冶金方法，其特征在于在渗碳淬火后添加了清洗烘干工艺。
3.根据权利要求1所述一种生产上结合件的粉末冶金方法，其特征在于所述阴模上设有排粉槽和补粉槽，在成型过程中需采用多次填充的方式完成了补粉和排粉过程。
4.根据权利要求1所述一种生产上结合件的粉末冶金方法所用成型模具，包括下一冲、和下二冲、芯棒、上一冲、上二冲及阴模，其特征在于所述阴模上设有补粉槽和排粉槽，工作时：两个上模冲随压机曲轴上行，阴模接着上浮，压机送粉盒自动充填，充填结束，两个上模冲随压机曲轴下行，与此同时阴模又向上会跳将充满在补粉槽内粉补入阴模的型孔内下一冲的上端，曲轴进一步下行，上二冲与芯棒接触封住内孔，上一冲与阴模接触封住外圆，两个上模冲继续下行，阴模也向下浮动，阴模浮动速度低于两个上模冲下行速度，在此过程阴模排粉槽处有粉末排出，阴模下浮量到达恰当位置时停止，排粉结束，两个上模冲继续下行至压机曲轴下死点，成型完成。
5.根据权利要求4所述一种生产上结合件的粉末冶金方法所用成型模具，其特征在于所述补粉槽可以用阴模端面车凹台来实现，尺寸为：外径
Figure FDA0000397122630000011
深2mm。
6.根据权利要求4所述一种生产上结合件的粉末冶金方法所用成型模具，其特征在于排粉槽在阴模上开槽实现，具体尺寸为在阴模压坯成型的凹台部位边缘开槽的宽为1mm，深7mm。
7.根据权利要求4所述一种生产上结合件的粉末冶金方法所用成型模具，其特征在于所述阴模材料为Cr12MoV钢，硬度﹥61HRC；模套材料为45号钢，硬度28-32HRC；芯棒为材料Cr12合金工具钢，硬度﹥60HRC；上、下模冲材料为GCr15钢，硬度52-56HRC；接杆、压垫材料为40Cr钢，硬度40-45HRC；压盖材料为45号钢，不作热处理；阴模型孔D=产品外径中差值
Figure FDA0000397122630000021
芯棒外径d=产品内孔中差值
Figure FDA0000397122630000022
上、下模冲外径
Figure FDA0000397122630000023
Figure FDA0000397122630000024
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