CN104674111B

CN104674111B - 粉末冶金烧结齿轮

Info

Publication number: CN104674111B
Application number: CN201510100875.3A
Authority: CN
Inventors: 李平凡
Original assignee: Hui Xi Building Hardware Products Co Ltd Of Foshan City
Current assignee: GUANGDONG HUI JUBILEE HARDWARE INDUSTRIAL CO., LTD.
Priority date: 2015-03-07
Filing date: 2015-03-07
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2035-03-07
Also published as: CN104674111A

Abstract

本发明公开了一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，它是用于建筑门窗的传动器中，传动器包括壳体、嵌入壳体内的齿轮、与齿轮啮合传动的齿条以及与齿条连接的拉杆，齿轮和/或齿条由粉末冶金烧结而成，制备过程是：先称取一定量的齿轮粉末冶金原料，然后将该粉末冶金原料投入混合机中进行混合，再将混合均匀后的混合冶金粉末装入模具中进行压制成型，烧结、冷却。本发明大大的提高齿轮的性能，有效避免齿轮的折断，增强耐磨性。

Description

粉末冶金烧结齿轮

技术领域

本发明涉及齿轮技术领域，更具体的是涉及一种粉末冶金烧结齿轮及其应用。

背景技术

在现代建筑领域中，使用最为广泛的是各种合金门窗，采用合金型材作为门、窗框以及门、窗扇。其中门窗扇由型材包覆玻璃构成，型材的外边缘处装设有连杆装置，连杆装置上设有与门窗相配合的锁点结构，窗扇上装有执手与连杆装置之间设有传动器，传动器通常通过结构尺寸配合卡装在型材中，传动器设有相互啮合的开关齿条和传动齿轮，将圆周运动转变为平移的直线运动。目前，市场上大部分这种结构的门窗传动器，其开关齿轮与传动齿轮都是采用压铸件。众所周知，铸造法，是常用于精度要求不高的大模数齿轮的制造，精度低，在传动过程中难免会发生抖动甚至卡齿，而且在长期使用中，磨损较大，因而很容易造成断齿，导致门窗不能开启，给用户带来极大的不便。若采用滚齿加工的齿轮，虽然可以获得较高的运动精度，但因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，因而齿面的表面粗糙度较粗，为了提高滚齿的加工精度和齿面质量，需要将粗精滚齿分开，加工工艺复杂，生产效率不高。因此，本领域技术人员一直在寻求突破，寻找可克服现有的传动齿轮缺点的新型齿轮。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种省工、省料、生产效率高、使用的设备少、节能,生产成本低的粉末冶金烧结齿轮。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种粉末冶金烧结齿轮及其应用，其特征在于，它是用于建筑门窗的传动器中，传动器包括壳体、嵌入壳体内的齿轮、与齿轮啮合传动的齿条以及与齿条连接的拉杆，齿轮和/或齿条由粉末冶金烧结而成，制备过程是：先称取一定量的齿轮粉末冶金原料，然后将该粉末冶金原料投入混合机中进行混合，再将混合均匀后的混合冶金粉末装入模具中进行压制成型，烧结、冷却；

所述混合冶金粉末的压制成型过程是在500MPa以上的压力下压制成生坯件；烧结过程是将生坯件放在烧结炉中，在氮气的保护气氛中，先在750-800℃下，预烧结30-35分钟；然后升高温度到1280-1300℃，升温速率为20-25℃/min，温度稳定后保持烧结140-145分钟；冷却至室温，精加工后即得成品。

作为上述方案的进一步说明，所述齿轮粉末冶金原料采用铁基合金粉或不锈钢304粉末。

所述不锈钢304包括如下重量组分：Cr 18-21％、Ni 8-12％、C0.02-0.03％、Si≤0.65％、Mn0.5-0.7％、P≤0.02％、S≤0.002％、N0.01-0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述铁基合金粉成分的质量百分含量为铁粉94-95％，镍粉0.5-0.7％，钼粉0.7-0.8％，铝粉：1-2％，钇粉0.02-0.04％，杂质含量1.5-3％。

所述齿条与拉杆铆接固定，装入壳体后齿轮、齿条间涂有工业凡士林润滑脂，保证拉杆拉动灵活，不能有卡死现象。

所述齿轮为不完全齿齿轮，齿条设置在齿轮的下方，齿轮与齿条啮合传动状态下，齿轮的其中一个齿的齿顶与齿条的其中一个齿槽底部间隙配合。

所述壳体内设置有与所述不完全齿齿轮的第一齿和最后齿对应的限位块或限位凸筋，限制齿轮转动的角度范围。

所述齿轮的齿廓为渐开线，压力角α为26°-35°。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

本发明通过引入粉末冶金技术，设计出新型的建筑门窗的传动器齿轮，与一直沿用至今的传统的机械加工齿轮相比，它具有如下优点：(1)成本低，生产效率高、一次成型，成型后基本不需要再加工轮齿；2、利用粉末冶金的加工特性，可做成含油的零件，形成免润滑零件，保持齿轮传动的流畅性；3、齿轮成型过程中没有废料，最大限度的利用了钢铁资源，符合人们所倡导的环保理念；4、通过对成分配方的严格限定以及一改传统的机械齿轮设计方式，从传统的齿轮计算公式中解脱出来，获得一种大压力角、大变位系数、超短齿渐开线齿轮，无需额外的热处理即可提高齿轮强度，有效避免齿轮的折断，特别适合建筑五金领域使用，成功填补了建筑五金行业没有成套系列齿轮的空白，推动了行业的技术进步，也提高了建筑五金技术含量，为建筑五金今后确定各类传动机构的典型结构，及齿轮、齿条逐渐转化为标准件打下了坚实的基础，使齿轮设计难题迎刃而解，消除一般粉末冶金制造的齿轮与机械加工齿轮相比，所存在的抗弯、抗剪强度不足，轮齿的表面粗糙度较大的问题，而且耐磨性得到增强。

附图说明

图1为应用本发明的粉末冶金齿轮的门窗传动器结构示意图；

图2为粉末冶金齿轮的结构示意图；

图3为图2的侧剖视图。

附图标记说明：1、壳体 2、齿轮 3、齿条 4、拉杆 5、限位凸筋

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作详细的描述。

实施例1

本发明是一种粉末冶金烧结齿轮，它是用于建筑门窗的传动器中，传动器包括壳体1、嵌入壳体1内的齿轮2、与齿轮2啮合传动的齿条3以及与齿条3连接的拉杆4，齿轮2和/或齿条3由粉末冶金烧结而成。齿条3与拉杆4铆接固定，装入壳体1后齿轮2、齿条3间涂有工业凡士林润滑脂，保证拉杆拉动灵活，不能有卡死现象。齿轮2为不完全齿齿轮，齿条3设置在齿轮2的下方，齿轮2与齿条3啮合传动状态下，齿轮2的其中一个齿的齿顶与齿条的其中一个齿槽底部间隙配合。壳体1内设置有与所述不完全齿齿轮的第一齿和最后齿对应的限位凸筋5或限位块，限制齿轮转动的角度范围。

其中，本实施例设计的齿轮的齿廓为渐开线，齿数z为三个，模数m为3.5，压力角a为33度，齿顶高系数ha*为0.42，顶隙系数c*为0.16，变为系数x为-0.42，全齿高h为3.5，公法线长度为13.95,偏差为-0.224～-0.112,跨齿数k是2；值得注意的是，本实施例中的齿轮的压力角a为33度，远远大于国家标准的齿轮压力角20度，一般情况下，压力角越大，接触面受力点上的力量也就越大，本实施例一改传统的机械齿轮设计方式，从传统的齿轮计算公式中解脱出来，通过获得一种大压力角、大变位系数、超短齿渐开线齿轮，无需额外的热处理即可提高齿轮强度，有效避免齿轮的折断。

制备过程是：先称取一定量的齿轮粉末冶金原料，然后将该粉末冶金原料投入混合机中进行混合，再将混合均匀后的混合冶金粉末装入模具中进行压制成型，烧结、热处理；混合冶金粉末的压制成型过程是在500MPa以上的压力下压制成生坯件；烧结过程是将生坯件放在烧结炉中，在氮气的保护气氛中，先在750-800℃下，预烧结32分钟；然后升高温度到1290℃，升温速率为23℃/min，温度稳定后保持烧结142分钟；冷却精加工后即得成品。

所述齿轮粉末冶金原料采用不锈钢304粉末,所述不锈钢304粉末包括如下重量组分：Cr 19％、Ni 9％、C 0.02％、Si 0.5％、Mn 0.6％、P 0.01％、S 0.001％、N 0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。

实施例2

本实施例中，齿轮粉末冶金原料采用铁基合金粉，铁基合金粉成分的质量百分含量为铁粉94％，镍粉0.6％，钼粉0.8％，铝粉2％，钇粉0.03％，杂质含量2.57％。

实施例3

本实施例中，齿轮粉末冶金原料采用不锈钢304粉末,所述不锈钢304粉末包括如下重量组分：Cr 19％、Ni 10％、C 0.02％、Si 0.4％、Mn 0.65％、P 0.01％、S 0.001％、N0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。

实施例4

本实施例中，齿轮粉末冶金原料采用铁基合金粉，铁基合金粉成分的质量百分含量为铁粉95％，镍粉0.5％，钼粉0.7％，铝粉1.5％，钇粉0.04％，杂质含量2.26％。

实施例5

本实施例中，所述齿轮的齿廓为渐开线，齿数z为3个，模数m为2.75，压力角α为35°，齿顶高系数ha*为0.72，顶隙系数c*为-0.165，变位系数X为-0.35，全齿高h为3.5mm，公法线长度为11.82，偏差为-0.224～-0.112，跨齿数K为2。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，齿轮粉末冶金原料还可以通过不锈钢304与铁基合金粉的掺杂混合，使烧结后的齿轮有足够的硬度、韧性和耐磨性，满足在经常开关门窗的情况下，对门窗传动配件的要求。一般情况下，不锈钢304与铁基合金粉的添加比例为1：(2-4)。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，它是用于建筑门窗的传动器中，传动器包括壳体、嵌入壳体内的齿轮、与齿轮啮合传动的齿条以及与齿条连接的拉杆，齿轮和/或齿条由粉末冶金烧结而成，制备过程是：先称取一定量的齿轮粉末冶金原料，然后将该粉末冶金原料投入混合机中进行混合，再将混合均匀后的混合冶金粉末装入模具中进行压制成型，烧结、冷却；

2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，所述齿轮粉末冶金原料采用铁基合金粉或不锈钢304粉末。

3.根据权利要求2所述的一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，所述不锈钢304包括如下重量组分：Cr 18-21％、Ni 8-12％、C 0.02-0.03％、Si≤0.65％、Mn0.5-0.7％、P≤0.02％、S≤0.002％、N 0.01-0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求2所述的一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，所述铁基合金粉成分的质量百分含量为铁粉94-95％，镍粉0.5-0.7％，钼粉0.7-0.8％，铝粉：1-2％，钇粉0.02-0.04％，杂质含量1.5-3％。

5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，所述齿条与拉杆铆接固定，装入壳体后齿轮、齿条间涂有工业凡士林润滑脂，保证拉杆拉动灵活，不能有卡死现象。

6.根据权利要求1所述的一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，所述齿轮为不完全齿齿轮，齿条设置在齿轮的下方，齿轮与齿条啮合传动状态下，齿轮的其中一个齿的齿顶与齿条的其中一个齿槽底部间隙配合。

7.根据权利要求6所述的一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，所述壳体内设置有与所述不完全齿齿轮的第一齿和最后齿对应的限位块或限位凸筋。

8.根据权利要求1所述的一种粉末冶金烧结齿轮，其特征在于，所述齿轮的齿廓为渐开线，压力角α为26°-35°。