CN103658636B - 粉末冶金组合物及制造编织机传感器链块的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末冶金组合物，所述粉末冶金组合物由质量百分数为0.45%～0.95%的石墨粉、质量百分数为0.65%～0.85%的微粉蜡、质量百分数为20%～50%的扩散预合金粉和质量百分数为48.25%～78.7%的雾化粉组成。本发明还公开了一种制造编织机传感器链块的方法。本发明用一种组合材料代替原来的致密材料，通过耐磨的扩散预合金元素与铁粉预合金化后以扩散预合金粉的形式添加代替以单质形式添加的方式，采用使其预合金后搅拌混合的工艺代替致密材料熔化铸造成型的工艺，使得成品的耐磨性非常优异，使用寿命提高30.1倍。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体地说，涉及一种粉末冶金组合物及制造编织机传感器链块的方法。
背景技术
粉末冶金零件是发展迅速和具有巨大应用潜力的工程材料。因其具有省材、节能，价格低廉，产品质量均一及具有最终精度零件的特点，在机械、航空、航天等领域有广泛应用，常见的有带轮、链轮、齿毂、凸轮、连杆、阀座等。
编织机可以用于毛衣、手套、钢丝、丝网、草绳、松紧带、塑料网袋等的编织。编织机传感器链块由于经常摩擦，要求具有很好的耐磨性。现有的编织机传感器链块由耐磨性较差粉末冶金制备成一种致密材料后经过铸造成型工艺制备而成，使得该链块的耐磨性不高。现有技术的具体制造工艺为：模具制造、压蜡、修蜡、组树、制壳（沾浆）脱蜡、型壳焙烧、化学分析、浇注、清理、热处理、机加工、检验、成品入库。此外，铸造成型存在产品外观尺寸精度差，加工余量大，制造成本高，操作繁琐、占用人工多等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的粉末冶金组合物的耐磨性较差，使得制备的编织机传感器链块的耐磨性差，使用寿命较短。
本发明的技术方案如下：
一种粉末冶金组合物，所述粉末冶金组合物由质量百分数为0.45%～0.95%的石墨粉、质量百分数为0.65%～0.85%的微粉蜡、质量百分数为20%～50%的扩散预合金粉和质量百分数为48.25%～78.7%的雾化粉组成。
进一步，所述粉末冶金组合物由如下质量百分含量的物质组成：石墨0.75%、微粉蜡0.65%、扩散预合金粉25%，余量为雾化粉；或者，石墨0.55%、微粉蜡0.80%、扩散预合金粉35%，余量为雾化粉；或者，石墨0.95%、微粉蜡0.80%、扩散预合金粉50%，余量为雾化粉；或者，石墨0.45%、微粉蜡0.85%、扩散预合金粉20%，余量为雾化粉；或者，石墨0.80%、微粉蜡0.70%、扩散预合金粉40%，余量为雾化粉。
进一步：所述扩散预合金粉由质量百分数为1.25%～4.5%的铜、质量百分数为0.35%～2.5%的镍、质量百分数为0.3%～2.5%的钼、质量百分数为0.35%～0.70%的硫化锰、质量百分数为89.8%～97.75%的铁组成。
进一步，所述扩散预合金粉由如下质量百分含量的物质组成：铜1.55%、镍2.50%、钼1.25%、硫化锰0.35%、余量为铁；或者，铜1.25%、镍1.80%、钼2.50%、硫化锰0.47%、余量为铁；或者，铜4.50%、镍2.50%、钼2.50%、硫化锰0.70%、余量为铁；或者，铜1.20%、镍0.35%、钼0.30%、硫化锰0.35%、余量为铁；或者，铜3.60%、镍0.90%、钼1.80%、硫化锰0.60%、余量为铁。
本发明所要解决的另一技术问题是现有的铸造成型的工艺制备的编织机传感器链块外观尺寸精度差，加工余量大，操作繁琐、占用人工多等缺陷。
本发明的另一技术方案如下：
一种制造编织机传感器链块的方法，包括：将粉末冶金组合物的组分按顺序混合、模压成型、烧结、机加工、热处理、研磨、清洗和防锈，所述用于制造编织机传感器链块的粉末冶金组合物由质量百分数为0.45%～0.95%的石墨粉、质量百分数为0.65%～0.85%的微粉蜡、质量百分数为20%～50%的扩散预合金粉和质量百分数为48.25%～78.7%的雾化粉组成。
进一步，所述将粉末冶金组合物的组分按顺序混合包括：将雾化粉、扩散合金粉，石墨粉、微粉蜡分别称好重量，按雾化粉、扩散合金粉，石墨粉、微粉蜡的顺序混合40～70分钟。
进一步：所述模压成型包括将混合后的粉末在620～705MPa的压强下模压成型得到模压成型体，所述模压成型的速度为8～13件/分钟。
进一步，所述烧结包括：将所述模压成型体通过网带烧结炉进行六段烧结，三个预热段的温度分别为450～550℃、650～750℃和700～850℃，三个烧结段的温度分别为1100±5℃、1120～1140℃和1120～1140℃；所述六段烧结的网速为86～94mm/分钟，保护气体为体积分数为75%的氮气和25%的氢气，所述六段烧结的时间为38～65分钟。
进一步：所述热处理包括：将所述机加工得到的机械加工品通过网带热处理炉进行渗碳淬火和回火处理，其中，碳势为0.85～0.98，网速为100～102mm/min。
进一步：所述渗碳淬火的温度为855～895℃，所述渗碳淬火的时间为40～70分钟；所述回火的温度为160～200℃，所述回火的时间为90～150分钟。
本发明的技术效果如下：
1、本发明在一些实施例中用一种组合材料代替原来的致密材料，通过耐磨的扩散预合金元素与铁粉预合金化后以扩散预合金粉的形式添加代替以单质形式添加的方式，采用使其预合金后搅拌混合的工艺代替致密材料熔化铸造成型的工艺，使得成品的耐磨性非常优异，使用寿命提高30.1倍。
2、本发明在一些实施例中采用模压成型代替铸造成型，采用620～705MPa高压模压成型可以保证模压成型体具有较高的密度，并且模压成型的生产效率高，班产量是铸造成型的3倍，使用人工少，平均每生产一万件产品可减少人工时24小时。
具体实施方式
实施例1
按如下质量百分比取料：石墨0.75%，微粉蜡0.65%，扩散预合金粉25%，余量为雾化粉（73.6%）。其中，扩散预合金粉由如下质量百分比的物质组成：铜1.55%、镍2.5%、钼1.25%、硫化锰0.35%，余量为铁（94.35%）。本发明在混料过程添加少量的微蜡粉有利于模压成型，添加硫化锰（MnS）便于后续机械加工。扩散预合金粉按照现有技术的制备方法以水雾化铁粉为基本原料，添加其他合金元素粉末，经混合、扩散处理、破碎、筛分后得到。该雾化粉为LAP100.29雾化铁粉。具体制造编织机传感器链块的方法如下：
步骤S1：混料
将雾化粉，扩散预合金粉，石墨粉，微蜡粉按上述比例称重，并按先后顺序倒入双锥形混料机内密闭混合60分钟。按顺序加入的目的是为了混合均匀，顺序改变后会导致混合后的粉末出现偏析现象。
步骤S2：模压成型
将步骤S1混合好的粉末输送到粉末压机的料斗中，通过压机的自动送料机构将混合好的粉末送入模腔中，在620MPa的压强下模压成型得到模压成型体，模压成型速度为8件/min。
步骤S3：烧结
将步骤S2的模压成型体送入连续式网带烧结炉中进行六段连续烧结，三个预热段的温度分别为550℃、700℃和850℃，三个烧结段的温度分别为1100℃、1120℃和1130℃，六段总的烧结时间为47分钟。保护气体为体积分数为75%的氮气和25%的氢气，总氮量为38m3，进口压力为0.45MPa，网速为90mm/min。经过烧结使其具有一定的强度和硬度。经过烧结后的模压成型体的硬度为HRB60-67，抗拉强度为350-400N/mm2。本发明的粉末冶金组合物通过高温烧结方式完成材料的合金元素扩散强化，采用分段高温烧结可以使铜，镍，钼，锰，硫等元素渗入铁粉颗粒结构中，起到改进产品的综合性能的作用，使得生产得到编织机传感器链块的耐磨性能及其他综合性能优异。
步骤S4：机加工
将步骤S3烧结后的模压成型体浸油再通过机械加工钻孔倒角得到机械加工品。
步骤S5：热处理
在连续式网带热处理炉中，采用丙烷裂解混合气保护，在碳势为0.9，网速为102mm/min的条件下将机械加工品进行渗碳淬火和回火处理。渗碳淬火的温度为855℃，渗碳淬火的时间为63min，然后将其匀速回火，回火的温度为185℃，回火的时间为100min，使其硬度在HRC20-31之间，具有一定的机械性能。回火后的标样的磨损量为0.12mm，抗拉强度为310-370N/mm2，屈服强度为260-280N/mm2。
步骤S6：研磨
用螺旋震动研磨的方法去除热处理后的产品外观的毛刺、杂质和氧化物等，使其光亮、光滑、洁净。
步骤S7：清洗和防锈
将研磨后的产品在连续式网带超声波清洗机中清洗，然后浸入防锈油中5分钟，提高产品外观的防锈能力，最终得到成品。
实施例2
按如下质量百分比取料：石墨0.55%，微粉蜡0.8%，扩散预合金粉35%，余量为雾化粉（63.65%）。其中，扩散预合金粉由如下质量百分比的物质组成：铜1.25%、镍1.8%、钼2.5%、硫化锰0.47%，余量为铁（93.98%）。扩散预合金粉按照现有技术的制备方法以水雾化铁粉为基本原料，添加其他合金元素粉末，经混合、扩散处理、破碎、筛分后得到。该雾化粉为LAP100.29雾化铁粉。具体制造编织机传感器链块的方法如下：
步骤S1：混料
将雾化粉，扩散预合金粉，石墨粉，微蜡粉按上述比例称重，并按先后顺序倒入双锥形混料机内密闭混合70分钟。按顺序加入的目的是为了混合均匀，顺序改变后会导致混合后的粉末出现偏析现象。
步骤S2：模压成型
将步骤S1混合好的粉末输送到粉末压机的料斗中，通过压机的自动送料机构将混合好的粉末送入模腔中，在670MPa的压强下模压成型得到模压成型体，模压成型速度为10件/min。
步骤S3：烧结
将步骤S2的模压成型体送入连续式网带烧结炉中进行六段连续烧结，三个预热段的温度分别为480℃、650℃和800℃，三个烧结段的温度分别为1105℃、1130℃和1140℃，六段总的烧结时间为38分钟，保护气体为体积分数为75%的氮气和25%的氢气，总氮量为38m3，进口压力为0.45MPa，网速为94mm/min。经过烧结使其具有一定的强度和硬度。经过烧结后的模压成型体的硬度为HRB65-72，抗拉强度为400-470N/mm2。
步骤S4：机加工
将步骤S3烧结后的模压成型体浸油再通过机械加工钻孔倒角得到机械加工品。
步骤S5：热处理
在连续式网带热处理炉中，采用丙烷裂解混合气保护，在碳势为0.93、网速为102mm/min的条件下将机械加工品进行渗碳淬火和回火处理。渗碳淬火的温度为863℃，渗碳淬火的时间为55min，然后将其匀速回火，回火的温度为175℃，回火的时间为130min，使其硬度在HRC28-35之间，具有一定的机械性能。回火后的标样的磨损量为0.03mm，抗拉强度为420-490N/mm2，屈服强度为360-380N/mm2。
步骤S6：研磨
用螺旋震动研磨的方法去除热处理后的产品外观的毛刺、杂质和氧化物等，使其光亮、光滑、洁净。
步骤S7：清洗和防锈
将研磨后的产品在连续式网带超声波清洗机中清洗，然后浸入防锈油中5分钟，提高产品外观的防锈能力，最终得到成品。
实施例3
按如下质量百分比取料：石墨0.95%，微粉蜡0.8%，扩散预合金粉50%，余量为雾化粉（48.25%）。其中，扩散预合金粉由如下质量百分比的物质组成：铜4.5%、镍2.5%、钼2.5%、硫化锰0.7%，余量为铁（89.8%）。扩散预合金粉按照现有技术的制备方法以水雾化铁粉为基本原料，添加其他合金元素粉末，经混合、扩散处理、破碎、筛分后得到。该雾化粉为LAP100.29雾化铁粉。具体制造编织机传感器链块的方法如下：
步骤S1：混料
将雾化粉，扩散预合金粉，石墨粉，微蜡粉按上述比例称重，并按先后顺序倒入双锥形混料机内密闭混合55分钟。按顺序加入的目的是为了混合均匀，顺序改变后会导致混合后的粉末出现偏析现象。
步骤S2：模压成型
将步骤S1混合好的粉末输送到粉末压机的料斗中，通过压机的自动送料机构将混合好的粉末送入模腔中，在705MPa的压强下模压成型得到模压成型体，模压成型速度为13件/min。
步骤S3：烧结
将步骤S2的模压成型体送入连续式网带烧结炉中进行六段连续烧结，三个预热段的温度分别为450℃、600℃和700℃，三个烧结段的温度分别为1095℃、1120℃和1120℃，六段总的烧结时间为60分钟，保护气体为体积分数为75%的氮气和25%的氢气，总氮量为38m3，进口压力为0.45MPa，网速为86mm/min。经过烧结使其具有一定的强度和硬度。经过烧结后的模压成型体的硬度为HRB68-82，抗拉强度为450-500N/mm2。
步骤S4：机加工
将步骤S3烧结后的模压成型体浸油再通过机械加工钻孔倒角得到机械加工品。
步骤S5：热处理
在连续式网带热处理炉中，采用丙烷裂解混合气保护，在碳势为0.85，网速为100mm/min的条件下将机械加工品进行渗碳淬火和回火处理。渗碳淬火的温度为880℃，渗碳淬火的时间为70min，然后将其匀速回火，回火的温度为200℃，回火的时间为150min，使其硬度在HRC28-35之间，具有一定的机械性能。回火后的标样的磨损量为0.07mm，抗拉强度为470-500N/mm2，屈服强度为280-300N/mm2。
步骤S6：研磨
用螺旋震动研磨的方法去除热处理后的产品外观的毛刺、杂质和氧化物等，使其光亮、光滑、洁净。
步骤S7：清洗和防锈
将研磨后的产品在连续式网带超声波清洗机中清洗，然后浸入防锈油中5分钟，提高产品外观的防锈能力，最终得到成品。
实施例4
按如下质量百分比取料：石墨0.45%，微粉蜡0.85%，扩散预合金粉20%，余量为雾化粉（78.7%）。其中，扩散预合金粉由如下质量百分比的物质组成：铜1.25%、镍0.35%、钼0.3%、硫化锰0.35%，余量为铁（97.75%）。扩散预合金粉按照现有技术的制备方法以水雾化铁粉为基本原料，添加其他合金元素粉末，经混合、扩散处理、破碎、筛分后得到。该雾化粉为LAP100.29雾化铁粉。具体制造编织机传感器链块的方法如下：
步骤S1：混料
将雾化粉，扩散预合金粉，石墨粉，微蜡粉按上述比例称重，并按先后顺序倒入双锥形混料机内密闭混合40分钟。按顺序加入的目的是为了混合均匀，顺序改变后会导致混合后的粉末出现偏析现象。
步骤S2：模压成型
将步骤S1混合好的粉末输送到粉末压机的料斗中，通过压机的自动送料机构将混合好的粉末送入模腔中，在700MPa的压强下模压成型得到模压成型体，模压成型速度为10件/min。
步骤S3：烧结
将步骤S2的模压成型体送入连续式网带烧结炉中进行六段连续烧结，三个预热段的温度分别为500℃、750℃和780℃，三个烧结段的温度分别为1105℃、1140℃和1140℃，六段总的烧结时间为40分钟，保护气体为体积分数为75%的氮气和25%的氢气，总氮量为38m3，进口压力为0.45MPa，网速为88mm/min。经过烧结使其具有一定的强度和硬度。经过烧结后的模压成型体的硬度为HRB65-80，抗拉强度为420-490N/mm2。
步骤S4：机加工
将步骤S3烧结后的模压成型体浸油再通过机械加工钻孔倒角得到机械加工品。
步骤S5：热处理
在连续式网带热处理炉中，采用丙烷裂解混合气保护，在碳势为0.98，网速为104mm/min的条件下将机械加工品进行渗碳淬火和回火处理。渗碳淬火的温度为895℃，渗碳淬火的时间为40min，然后将其匀速回火，回火的温度为160℃，回火的时间为90min，使其硬度在HRC28-35之间，具有一定的机械性能。回火后的标样的磨损量为0.05mm，抗拉强度为450-480N/mm2，屈服强度为260-290N/mm2。
步骤S6：研磨
用螺旋震动研磨的方法去除热处理后的产品外观的毛刺、杂质和氧化物等，使其光亮、光滑、洁净。
步骤S7：清洗和防锈
将研磨后的产品在连续式网带超声波清洗机中清洗，然后浸入防锈油中5分钟，提高产品外观的防锈能力，最终得到成品。
实施例5
按如下质量百分比取料：石墨0.8%，微粉蜡0.7%，扩散预合金粉40%，余量为雾化粉（58.5%）。其中，扩散预合金粉由如下质量百分比的物质组成：铜3.6%、镍0.9%、钼1.8%、硫化锰0.6%，余量为铁。扩散预合金粉按照现有技术的制备方法以水雾化铁粉为基本原料，添加其他合金元素粉末，经混合、扩散处理、破碎、筛分后得到。该雾化粉为LAP100.29雾化铁粉。具体制造编织机传感器链块的方法如下：
步骤S1：混料
将雾化粉，扩散预合金粉，石墨粉，微蜡粉按上述比例称重，并按先后顺序倒入双锥形混料机内密闭混合48分钟。按顺序加入的目的是为了混合均匀，顺序改变后会导致混合后的粉末出现偏析现象。
步骤S2：模压成型
将步骤S1混合好的粉末输送到粉末压机的料斗中，通过压机的自动送料机构将混合好的粉末送入模腔中，在650MPa的压强下模压成型得到模压成型体，模压成型速度为10件/min。
步骤S3：烧结
将步骤S2的模压成型体送入连续式网带烧结炉中进行六段连续烧结，三个预热段的温度分别为550℃、720℃和750℃，三个烧结段的温度分别为1100℃、1125℃和1135℃，六段总的烧结时间为65分钟，保护气体为体积分数为75%的氮气和25%的氢气，总氮量为38m3，进口压力为0.45MPa，网速为92mm/min。经过烧结使其具有一定的强度和硬度。经过烧结后的模压成型体的硬度为HRB60-75，抗拉强度为400-450N/mm2。
步骤S4：机加工
将步骤S3烧结后的模压成型体浸油再通过机械加工钻孔倒角得到机械加工品。
步骤S5：热处理
在连续式网带热处理炉中，采用丙烷裂解混合气保护，在碳势为0.88，网速为100mm/min的条件下将机械加工品进行渗碳淬火和回火处理。渗碳淬火的温度为870℃，渗碳淬火的时间为67min，然后将其匀速回火，回火的温度为165℃，回火的时间为140min，使其硬度在HRC28-35之间，具有一定的机械性能。回火后的标样的磨损量为0.10mm，抗拉强度为420-450N/mm2，屈服强度为240-280N/mm2。
步骤S6：研磨
用螺旋震动研磨的方法去除热处理后的产品外观的毛刺、杂质和氧化物等，使其光亮、光滑、洁净。
步骤S7：清洗和防锈
将研磨后的产品在连续式网带超声波清洗机中清洗，然后浸入防锈油中5分钟，提高产品外观的防锈能力，最终得到成品。
综上所述，本发明的产品外形尺寸一致性好，机加工量小，充分体现出粉末冶金技术“少切削”的优点。采用本发明的方法制造编织机传感器链块，可以节约材料，简化加工过程；该编织机传感器链块耐磨损，使用寿命长。本发明的粉末冶金组合物既保证了产品的综合性能，又将成本降为最低；并且机加工余量小，节约原材料20%左右，极大地降低了成本。
Claims (9)
1.一种冶金粉末组合物，所述冶金粉末组合物由质量百分数为0.45％～0.95％的石墨粉、质量百分数为0.65％～0.85％的微粉蜡、质量百分数为20％～50％的扩散预合金粉和质量百分数为48.25％～78.7％的雾化粉组成，其特征在于：所述扩散预合金粉由质量百分数为1.25％～4.5％的铜、质量百分数为0.35％～2.5％的镍、质量百分数为0.3％～2.5％的钼、质量百分数为0.35％～0.70％的硫化锰、质量百分数为89.8％～97.75％的铁组成。
2.如权利要求1所述的冶金粉末组合物，其特征在于，所述冶金粉末组合物由如下质量百分含量的物质组成：
石墨0.75％、微粉蜡0.65％、扩散预合金粉25％，余量为雾化粉；或者，
石墨0.55％、微粉蜡0.80％、扩散预合金粉35％，余量为雾化粉；或者，
石墨0.95％、微粉蜡0.80％、扩散预合金粉50％，余量为雾化粉；或者，
石墨0.45％、微粉蜡0.85％、扩散预合金粉20％，余量为雾化粉；或者，
石墨0.80％、微粉蜡0.70％、扩散预合金粉40％，余量为雾化粉。
3.如权利要求1或2所述的冶金粉末组合物，其特征在于，所述扩散预合金粉由如下质量百分含量的物质组成：
铜1.55％、镍2.50％、钼1.25％、硫化锰0.35％、余量为铁；或者，
铜1.25％、镍1.80％、钼2.50％、硫化锰0.47％、余量为铁；或者，
铜4.50％、镍2.50％、钼2.50％、硫化锰0.70％、余量为铁；或者，
铜1.20％、镍0.35％、钼0.30％、硫化锰0.35％、余量为铁；或者，
铜3.60％、镍0.90％、钼1.80％、硫化锰0.60％、余量为铁。
4.一种制造编织机传感器链块的方法，其特征在于，包括：将冶金粉末组合物的组分按顺序混合、模压成型、烧结、机加工、热处理、研磨、清洗和防锈，所述用于制造编织机传感器链块的冶金粉末组合物由质量百分数为0.45％～0.95％的石墨粉、质量百分数为0.65％～0.85％的微粉蜡、质量百分数为20％～50％的扩散预合金粉和质量百分数为48.25％～78.7％的雾化粉组成；所述扩散预合金粉由质量百分数为1.25％～4.5％的铜、质量百分数为0.35％～2.5％的镍、质量百分数为0.3％～2.5％的钼、质量百分数为0.35％～0.70％的硫化锰、质量百分数为89.8％～97.75％的铁组成。
5.如权利要求4所述的制造编织机传感器链块的方法，其特征在于，所述将冶金粉末组合物的组分按顺序混合包括：将雾化粉、扩散合金粉，石墨粉、微粉蜡分别称好重量，按雾化粉、扩散合金粉，石墨粉、微粉蜡的顺序混合40～70分钟。
6.如权利要求4或5所述的制造编织机传感器链块的方法，其特征在于：所述模压成型包括将混合后的粉末在620～705MPa的压强下模压成型得到模压成型体，所述模压成型的速度为8～13件/分钟。
7.如权利要求6所述的制造编织机传感器链块的方法，其特征在于，所述烧结包括：将所述模压成型体通过网带烧结炉进行六段烧结，三个预热段的温度分别为450～550℃、650～750℃和700～850℃，三个烧结段的温度分别为1100±5℃、1120～1140℃和1120～1140℃；所述六段烧结的网速为86～94mm/分钟，保护气体为体积分数为75％的氮气和25％的氢气，所述六段烧结的时间为38～65分钟。
8.如权利要求4所述的制造编织机传感器链块的方法，其特征在于：所述热处理包括：将所述机加工得到的机械加工品通过网带热处理炉进行渗碳淬火和回火处理，其中，碳势为0.85～0.98，网速为100～102mm/min。
9.如权利要求8所述的制造编织机传感器链块的方法，其特征在于：所述渗碳淬火的温度为855～895℃，所述渗碳淬火的时间为40～70分钟；所述回火的温度为160～200℃，所述回火的时间为90～150分钟。
Priority Applications (1)
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