CN103691958A - 一种粉末冶金齿轮加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粉末冶金齿轮加工工艺,包括以下工艺步骤:粉末冶金齿轮材料粉末的制备;将Ni、Mo、Cu、C、Fe按一定比例在常温下混合为粉末冶金粉料;经压制成型、烧结、热处理、精磨内孔、磨沉孔、磨端面、精磨外圆、珩齿、精磨二平面、抛光在超声波清洗机清洗干净,放入专用工位器具;防锈防磕碰为成品。本发明采用粉末冶金为原料的齿轮,经压铸成型后,再进行后续加工;把原来用钢材加工齿轮改成用粉末冶金压铸齿轮,具有齿轮精度高、减少切削时间、成本低;且环保和节能;由于采用整体压铸,具有加工余量少,成品精度高,密度高(产品密度≥7.1g/cm3),压溃强度大(K≥960Mpa)等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮泵内齿轮加工工艺,用粉末冶金材料替代钢材,经压铸成型后,再进行后续加工;属于机械零件加工技术领域。
背景技术
目前,我国大多数齿轮加工一般都采用钢材加工的工艺。需要热处理调质、数控车床精车、粗磨非基准面、粗滚齿轮、精插齿轮、剃齿、线切割、去毛刺、热处理氮化、靠磨端面、精磨二平面、精磨外圆、珩齿、齿廓倒角R0.1;清洗干净防锈等工序。加工时间长,加工设备多,物流周转慢,浪费能源的特点。
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前,粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域,成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点,非常适合于大批量生产。另外,部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造,因而备受工业界的重视。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处,提供一种粉末冶金齿轮加工工艺,该工艺实现了少无切削,成本低廉,能节约能源,有利于环保;加工余量少,成品精度高,压溃强度大。
按照本发明提供的技术方案,粉末冶金齿轮加工工艺包括以下工艺步骤:
1、粉末冶金齿轮材料粉末的制备
粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合步骤;其配方比例按重量份数计:将Ni:1.7-2.2份,Mo:0.4-0.6份,Cu:1.3-1.7份,C:0.3-0.6份,Fe:90份;在常温下混合为粉末冶金粉料;
2、压制成型:粉末冶金粉料在LHY-100机械压机上用100T压力压成所需齿轮形状;截面积压力6T/cm2;保证齿轮精度达到GB10095-88的7GJ标准。
3、烧结:齿轮在保护气氛的高温炉或真空炉中进行;烧结时至少有一种元素仍处于固态;烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。采用90%氨分解气+10%氮气,加温到1080℃-1150℃之间,时间3-5小时,烧结完成。
4、热处理:将烧结后的齿轮进行热处理。在淬火炉中碳氮共渗4-5个小时,温度900℃-950℃。保证渗碳处理表面硬度HRC35~42、芯部硬度HRC25~30。
5、精磨内孔:将经过热处理的齿轮在数控内圆磨床CNC-M215A上进行磨内孔加工,以齿形为基准,用4-φ6mm空心滚针夹齿圈(选配,滚针外圆误差小于0.003mm)磨内孔保证内孔与齿圈跳动误差小于0.036mm。
6、磨沉孔:齿轮磨内孔后进行磨沉孔,以已磨内孔为基准,上1:10000锥度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基准面。(允许中凹研检)磨去沉孔即可。
7、磨端面:去基准面毛刺,去尽齿轮基准面毛刺后,清洗干净;在平面磨床MM7120A上再精磨另一面,磨去毛坯面即可;两面平行度误差小于0.005mm。
10、精磨二平面:在平面磨床MM7120A上精磨两平面至图纸尺寸,保证两面平行度误差小于0.005mm。
11、抛光:上齿轮抛光机抛光,齿廓呈倒角R0.1mm。
12、放入专用工位器具90-02/CB-G**,在自制清洗箱内用煤油清洗干净,涂上防锈油防锈。
本发明与已有技术相比具有以下优点:
本发明采用粉末冶金为原料的齿轮,经压铸成型后,再进行后续加工;把原来用钢材加工齿轮改成用粉末冶金压铸齿轮,具有齿轮精度高、减少切削时间、成本低;且环保和节能;由于采用整体压铸,具有加工余量少,成品精度高,密度高(产品密度≥7.1g/cm3),压溃强度大(K≥960Mpa)等特点。
具体实施方式
下面本发明将结合具体实施作进一步描述:
实施例一:本发明一种粉末冶金齿轮采用以下加工步骤(CBNA-6.3/2.1-03A):
1、粉末冶金齿轮材料的制备
粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合步骤;其配方比例按重量份数计:将镍:1.7份,钼:0.4份,铜:1.3份,碳:0.3份,铁约92份:在常温下混合为粉末冶金粉料;
2、压制成型:粉末冶金材料在机械压机上用100T压力压铸,压成所需齿轮形状;截面积压力6T/cm2;保证齿轮精度达到GB10095-88的7GJ标准;
3、烧结:齿轮在保护气氛的高温炉或真空炉中进行;烧结时至少有一种元素仍处于固态;烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。采用90%氨分解气+10%氮气,加温到1080℃,用时3小时,烧结完成。
4、热处理:将烧结后的齿轮进行热处理。在淬火炉中碳氮共渗4小时,温度900℃。保证渗碳处理表面硬度HRC35~42、芯部硬度HRC25~30;
5、精磨内孔:精磨内孔:将经过热处理的齿轮在数控内圆磨床CNC-M215A上进行磨内孔加工,以齿形为基准,用4-φ6mm空心滚针夹齿圈(选配,滚针外圆误差小于0.003mm)磨内孔保证内孔与齿圈跳动误差小于0.036mm。
6、磨沉孔:齿轮磨内孔后进行磨沉孔,以已磨内孔为基准,上1:10000锥度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基准面。(允许中凹研检)磨去沉孔即可。
11、抛光:上齿轮抛光机抛光,齿廓呈倒角R0.1mm。
12、放入专用工位器具90-02/CB-G**,在自制清洗箱内用煤油清洗干净;涂上防锈油防锈。
本发明原材料选用铁基粉末冶金。
实施例二:本发明一种粉末冶金齿轮的加工工艺采用以下工艺步骤(CBNA-8.8/3.6-07A):
1、粉末冶金齿轮材料的制备
粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合步骤;其配方比例按重量份数计:将镍:2份,钼:0.5份,铜:1.5份,碳:0.5份,铁约91份:在常温下混合为粉末冶金粉料;
2、压制成型:粉末冶金材料在机械压机上用100T压力压铸,压成所需齿轮形状。
3、烧结:齿轮在保护气氛的高温炉或真空炉中进行;烧结时至少有一种元素仍处于固态;烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。采用90%氨分解气+10%氮气,加温到1120℃,用时4小时,烧结完成。
4、热处理:将烧结后的齿轮进行热处理。在淬火炉中碳氮共渗4.5个小时,温度920℃。保证渗碳处理表面硬度HRC35~42、芯部硬度HRC25~30;
5、精磨内孔:精磨内孔:将经过热处理的齿轮在数控内圆磨床CNC-M215A上进行磨内孔加工,以齿形为基准,用4-φ6mm空心滚针夹齿圈(选配,滚针外圆误差小于0.003mm)磨内孔保证内孔与齿圈跳动误差小于0.036mm。
6、磨沉孔:齿轮磨内孔后进行磨沉孔,以已磨内孔为基准,上1:10000锥度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基准面。(允许中凹研检)磨去沉孔即可。
11、抛光:上齿轮抛光机抛光,齿廓呈倒角R0.1mm。
12、放入专用工位器具90-02/CB-G**,在自制清洗箱内用煤油清洗干净。涂上防锈油防锈。
本发明原材料选用铁基粉末冶金。
实施例三:本发明一种粉末冶金齿轮的加工工艺采用以下工艺步骤(CBNA-13/4.2-03A):
1、粉末冶金齿轮材料的制备
粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合步骤;其配方比例按重量份数计:将镍:2.2份,钼:0.6份,铜:1.7份,碳:0.6份,铁约90份:在常温下混合为粉末冶金粉料;
2、压制成型:粉末冶金材料在机械压机上用100T压力压铸,压成所需齿轮形状。
3、烧结:齿轮在保护气氛的高温炉或真空炉中进行;烧结时至少有一种元素仍处于固态;烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。采用90%氨分解气+10%氮气,加温到1150℃,用时5小时,烧结完成。
4、热处理:将烧结后的齿轮进行热处理。在淬火炉中碳氮共渗5小时,温度950℃。保证渗碳处理表面硬度HRC35~42、芯部硬度HRC25~30;
5、精磨内孔:精磨内孔:将经过热处理的齿轮在数控内圆磨床CNC-M215A上进行磨内孔加工,以齿形为基准,用4-φ6mm空心滚针夹齿圈(选配,滚针外圆误差小于0.003mm)磨内孔保证内孔与齿圈跳动误差小于0.036mm。
6、磨沉孔:齿轮磨内孔后进行磨沉孔,以已磨内孔为基准,上1:10000锥度芯棒在端面磨床MA1420A上靠磨基准面。(允许中凹研检)磨去沉孔即可。
10、精磨二平面:在平面磨床MM7120A上精磨两平面至保证两面平行度误差小于0.005mm。
11、抛光:上齿轮抛光机抛光,齿廓呈倒角R0.1mm。
12、放入专用工位器具90-02/CB-G**,在自制清洗箱内用煤油清洗干净。涂上防锈油防锈为成品。
本发明原材料选用铁基粉末冶金。
本发明和原来工序相比,粉末冶金齿轮比刚齿轮减少了一半。实现了少无切削。工效大大提高。每对齿轮减少工时39.6分钟。
从齿轮加工精度相比,齿轮精度提高一级。钢齿轮齿轮精度原为GB10095-88 8GJ,现为GB10098-88 7GJ。提高了齿轮精度。
从产品使用寿命来看,目前经过一年多的使用,尚未受到客户投诉,应该可以达到和钢齿轮一样的寿命。
从生产成本来看,用粉末冶金齿轮代替钢齿轮每对可减少生产成本5元。
从生产周期来看,原来钢齿轮从投料到完工需要10天(内含热处理时间),而粉末冶金齿轮只需三天(含运输时间)。大大提高了生产周期。因此,粉末冶金齿轮完全可以替代钢齿轮。
Claims (1)
1.一种粉末冶金齿轮加工工艺,其特征是:包括以下工艺步骤:其配方比例按重量份数计:
(1)、粉末冶金齿轮材料粉末的制备
将Ni:1.7-2.2份,Mo:0.4-0.6份,Cu:1.3-1.7份,C:0.3-0.6份,Fe:90份;在常温下混合为粉末冶金粉料;
(2)、压制成型:取粉末冶金粉料在LHY-100机械压机上用100T压力压成所需齿轮形状;截面积压力6T/cm2;
(3)、烧结:齿轮在保护气氛的高温炉或真空炉中进行;烧结时采用90%氨分解气+10%氮气,加温到1080℃-1150℃之间,烧结时间3-5小时,烧结完成;
(4)、热处理:将烧结后的齿轮进行热处理;在淬火炉中碳氮共渗4-5个小时,温度900℃-950℃;保证渗碳处理表面硬度HRC35~42;芯部硬度HRC25~30;
(6)、磨沉孔:齿轮磨内孔后进行磨沉孔,以已磨内孔为基准,上1:10000锥度芯棒在端面磨床靠磨基准面;允许中凹研检,磨去沉孔即可;
(7)、磨端面:去基准面毛刺,去尽齿轮基准面毛刺后,清洗干净;在平面磨床上精磨,磨去毛坯面;两面平行度误差小于0.005mm;
(10)、精磨二平面:在平面磨床精磨两平面,保证两面平行度误差小于0.005mm。
(11)、抛光:上齿轮抛光机抛光,齿廓呈倒角R0.1mm;
(12)、放入专用工位器具90-2/CB-G**,在自制的清洗箱内用煤油清洗干净,涂上防锈油防锈为成品。
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