CN105033259A - 一种粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法及产品，属于粉末冶金生产技术领域。该方法按以下步骤具体进行：（1）混粉；（2）成形；（3）烧结；（4）机加工；（5）热处理；（6）精加工；（7）抛光、去油污。优点是：1）采用专用润滑剂，可以在较低的压制压力下得到较高的压制密度，一次成形到轴承套最终结构形状，降低模具损耗，其材料利用率可达99%以上；2）产品一致性好，精度高，不需要过多的机加工工序；3）采用扩散合金化钢粉，可以在较低的烧结温度下使材料合金化更均匀充分，提高轴承套的强度、尺寸精度；4）采用现有的生产设备，一台压机班产量为2000-2500件，只相当于原冷墩模压成形的60%。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金生产技术领域，尤其涉及一种轴承套的粉末冶金制备方法，还涉及一种该方法得到的产品。
背景技术
汽车座椅升降器是小型轿车的重要组成部分，既可以用来调节汽车座椅高度，又可以用来调节座垫角度，使乘客和架驶员坐着更舒适，而这些动作需要升降器轴承套的配合来完成的。现有的汽车座椅升降器轴承套包括套筒、台阶和凸台，轴承套结构复杂，不仅尺寸精度要求高，还需要能承受较高的扭力及冲击力，传统的机加工方法基本无法生产，多采用冷墩模压加工出毛坯，然后机加工成形，其材质多采用45#钢。存在的问题是由于轴承套的结构复杂，冷墩模具结构也很复杂，且模具强度要求高，相应的模具成本高，加之模具消耗大，极大地增加了生产成本；此外受冷镦模压加工工艺的限制，产品精度低、一致性差，且机加工量大，需要较多的机加工来满足产品最终形状及精度要求，造成生产效率低，材料利用率低。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，完全满足现有升降器的使用需要，产品一致性好，生产效率高，降低生产成本。
一种粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，按以下步骤具体进行：
（1）混粉：将一定配比的石墨粉、含镍、铜、锰扩散合金化钢粉及专用润滑剂投入双锥型混料机中混合50min，均匀混合，其中混合粉中各组份按重量配比为：铁94-96%，碳0.3-0.5%，铜1.5-2%，镍2.5-3%，锰0.2-0.3%，润滑剂0.3-0.6%，其它小于1%，其重量比称量为100%；
（2）成形：采用针对轴承套结构特征设计的模具，向模具中装入适量的步骤（1）中的混合粉，置于100T机械压机上，一次压制成形轴承套最终结构形状，压坯密度为7.0-7.1g/cm3；
（3）烧结：将压坯放入连续网带式烧结炉中，在烧结温度为1120℃的氮氢混合气保护气氛中烧结时间为30-40min；
（4）机加工：在数控车床上，用夹具装夹，加工内孔及外圆圆角；
（5）热处理：采用丰东UBE-100热处理炉，在850℃碳氮共渗混合气氛中淬火100min，在110℃/10min的冷却速度下油冷，180℃回火2h；
（6）精加工：用夹具装夹在精密数控车床上加工内孔至尺寸要求；
（7）抛光、去油污：在螺旋光饰机中光饰15-20min，去除热处理油污和表面毛刺，再清洗、烘干、浸防锈油后制成成品。
本发明还提供一种由上述方法得到的产品。
与现有技术相比，本发明的优点是：1）采用专用润滑剂，可以在较低的压制压力（5.5-6t/cm2）下得到较高的压制密度(7.0-7.1g/cm3)，一次成形到轴承套最终结构形状，降低了模具损耗，其材料利用率可达99%以上；2）产品一致性好，精度高，不需要过多的机加工工序；3）采用扩散合金化钢粉，可以在较低的烧结温度下使材料合金化更均匀充分，提高了轴承套的强度、尺寸精度；4）采用现有的生产设备，设备投资少，成本低，易控制，生产工艺简单，非常适合大批量生产，一台压机班产量为2000-2500件，只相当于原冷墩模压成形的60%，可以满足大批量稳定生产的需要，大大提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明模具及产品组装配合结构示意图。
图2是图1沿A-A线剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
一种粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，按以下步骤具体进行：
（1）混粉：将一定配比的石墨粉、含镍、铜、锰扩散合金化钢粉及专用润滑剂投入双锥型混料机中混合50min，均匀混合，其中混合粉中各组份按重量配比为：铁94-96%，碳0.3-0.5%，铜1.5-2%，镍2.5-3%，锰0.2-0.3%，润滑剂0.3-0.6%，其它小于1%，其重量比称量为100%，碳、镍和铜的适当配比，保证了压坯的尺寸精度，减少精加工尺寸，产品一致性好，其中适当的镍也使得产品的淬透性好，在提高产品强度的同时不降低塑性和韧性，同时加入少量锰其效果更好，保证了轴承套凸台能够承受较高的扭力和冲击力，大大延长了轴承套的使用寿命。
（2）成形：采用针对轴承套结构特征设计的模具，向模具中装入适量的步骤（1）中的混合粉，置于100T机械压机上，一次压制成形轴承套最终结构形状，使得压坯的密度为7.0-7.1g/cm3，压坯密实。
（3）烧结：将压坯放入连续网带式烧结炉中，在烧结温度为1120℃的氮氢混合气保护气氛中烧结时间为30-40min；
（4）机加工：在数控车床上，用夹具装夹，加工内孔及外圆圆角；
（5）热处理：采用丰东UBE-100热处理炉，在850℃碳氮共渗混合气氛中淬火100min，在110℃/10min的冷却速度下油冷，180℃回火2h；
（6）精加工：用夹具装夹在精密数控车床上加工内孔至尺寸要求；
（7）抛光、去油污：在螺旋光饰机中光饰15-20min，去除热处理油污和表面毛刺，再清洗、烘干、浸防锈油后制成成品。
本实施例中，在步骤（1）中，所述润滑剂为高熔点复合蜡或者含有高熔点复合蜡的混合物，成形后的压坯易于脱模，同时为了减小烧结过程产生的尺寸收缩，因此润滑剂的加入量需要严格控制。
本实施例中，在步骤（2）中，为了能一次成形轴承套最终形状减少机加工量，为了满足压制成形时各台阶有一定的结合强度、密度均匀、无隐性裂纹，为了保证上凸台处的装粉量和密度,采用补偿装粉法,在与上一冲相对的位置,在下冲位置拆分出一个下一冲,采用了上二下三模具结构，如图1、2中所示，所述模具包括上一冲20、上二冲10、下一冲50、下二冲60、下三冲70和中间模40，上一冲、下一冲呈圆柱状且外圆周面上开设与轴承套30凸台形状相同的槽口，上二冲、下二冲内设与槽口配合的凸棱，且凸棱向冲压方向延伸,为了提高轴承套30圆形凸台的密度,分别在下二冲与上二冲相对的位置处加工出相同的圆形凸台和与之对应的凹槽,上一冲与上二冲套装配合置于中间模上方，下一冲、下三冲分别与下二冲套装配合置于中间模下方，上二冲端面边缘设有允许的脱模角，方便脱模。
本实施例中，在步骤（2）中，所述装入适量混合粉的步骤包括：a、调整下一冲、下二冲、下三冲的位置，以使轴承套各台阶获得合适的装粉量，保证各台阶成形时密度均匀一致；b、压制成形时使上二冲伸出，利用移粉结构，选择合适的移粉角度，使下一冲和下二冲先后移粉，保证轴承套各台阶同时成形，避免各台阶连接处因二次成形所产生的隐裂纹，提高产品强度。
作为本实施例的优选，在步骤（3）中，所述氮氢混合气中氮氢体积比为90：10，高温烧结时产品不会氧化，少量氢对产品压坯内已氧化的可以还原。
作为本实施例的优选，在步骤（5）中，所述碳氮共渗混合气为丙烷与氨分解气的混合气，其中丙烷占混合气的体积为2.5-3%，氨分解气占混合气的体积为97-97.5%，混合气体的体积为100%，以保证碳势为0.8，氨分解气流量为1-2L/h，丙烷流量为0.02-0.06L/h。
制备方法的工艺参数列于表1中，该实施例得到的汽车座椅升降器轴承套，对其性能进行检测，性能参数列于表2中。
实施例2同实施例1方法进行处理，制备方法的工艺参数列于表1中，该实施例得到的汽车座椅升降器轴承套，对其性能进行检测，性能参数列于表2中。
实施例3同实施例1方法进行处理，制备方法的工艺参数列于表1中，该实施例得到的汽车座椅升降器轴承套，对其性能进行检测，性能参数列于表2中。
实施例4同实施例1方法进行处理，制备方法的工艺参数列于表1中，该实施例得到的汽车座椅升降器轴承套，对其性能进行检测，性能参数列于表2中。
实施例5同实施例1方法进行处理，制备方法的工艺参数列于表1中，该实施例得到的汽车座椅升降器轴承套，对其性能进行检测，性能参数列于表2中。
表1实施例制备方法的工艺参数
表2性能参数
由表2中的数据可以得知，产品材料强度高，凸台扭力≥80N.m，表面硬度HRC40-45，完全满足汽车座椅升降器轴承套使用性能要求。
Claims (6)
1.一种粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，其特征在于按以下步骤具体进行：
（1）混粉：将一定配比的石墨粉、含镍、铜、锰扩散合金化钢粉及专用润滑剂投入双锥型混料机中混合50min，均匀混合，其中混合粉中各组份按重量配比为：铁94-96%，碳0.3-0.5%，铜1.5-2%，镍2.5-3%，锰0.2-0.3%，润滑剂0.3-0.6%，其它小于1%，其重量比称量为100%；
（2）成形：采用针对轴承套结构特征设计的模具，向模具中装入适量的步骤（1）中的混合粉，置于100T机械压机上，一次压制成形轴承套最终结构形状；
（3）烧结：将压坯放入连续网带式烧结炉中，在烧结温度为1120℃的氮氢混合气保护气氛中烧结时间为30-40min；
（4）机加工：在数控车床上，用夹具装夹，加工内孔及外圆圆角；
（5）热处理：采用丰东UBE-100热处理炉，在850℃碳氮共渗混合气氛中淬火100min，在110℃/10min的冷却速度下油冷，180℃回火2h；
（6）精加工：用夹具装夹在精密数控车床上加工内孔至尺寸要求；
（7）抛光、去油污：在螺旋光饰机中光饰15-20min，去除热处理油污和表面毛刺，再清洗、烘干、浸防锈油后制成成品。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，其特征在于在步骤（1）中，所述润滑剂为高熔点复合蜡或者含有高熔点复合蜡的混合物。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，其特征在于在步骤（2）中，所述模具包括上一冲（20）、上二冲（10）、下一冲（50）、下二冲（60）、下三冲（70）和中间模（40），上一冲、下一冲呈圆柱状且外圆周面上开设与轴承套（30）凸台形状相同的槽口，上二冲、下二冲内设与槽口配合的凸棱，且凸棱向冲压方向延伸，上一冲与上二冲套装配合置于中间模上方，下一冲、下三冲分别与下二冲套装配合置于中间模下方，上二冲端面边缘设有一定的脱模角。
4.根据权利要求3所述的粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，其特征在于在步骤（2）中，所述装入适量混合粉的步骤包括：a、调整下一冲、下二冲、下三冲的位置，以使轴承套各台阶获得合适的装粉量；b、压制成形时使上二冲伸出，利用移粉结构，选择合适的移粉角度，使下一冲和下二冲先后移粉。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，其特征在于在步骤（3）中，所述氮氢混合气中氮氢体积比为90：10。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的粉末冶金制备汽车座椅升降器轴承套的方法，其特征在于在步骤（5）中，所述碳氮共渗混合气为丙烷与氨分解气的混合气，其中丙烷占混合气的体积2.5-3%，氨分解气占混合气的体积为97-97.5%，混合气体的体积为100%，氨分解气流量为1-2L/h，丙烷流量为0.02-0.06L/h。
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