CN105414552A - 一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺 - Google Patents

一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及齿轮制造技术领域，具体指一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，包括以下工艺步骤：S1、将金属粉末与粘结剂以（12~15）：1的比例均匀混合，形成混合料；S2、将混合料置于注射成型机中，并进行加热，然后注射到齿轮模具型腔内形成坯件；S3、对坯件进行加热，脱去粘结剂，获得粗品件；S4、将粗品件置于1000~1100℃的温度下进行预烧，并置于真空烧结炉内进行高温真空烧结。通过本发明的金属粉末注射成型工艺加工出的齿轮，齿轮的整体密度均匀，密度可达99.5%以上，齿轮的强度、硬度和耐磨性能好，尺寸精度高，表面光洁度好，一次成型，无需后期加工，生产成本较低，适合进行大批量的生产。

Description

一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺
技术领域
本发明涉及齿轮制造技术领域，具体指一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺。
背景技术
工业中，齿轮的应用及其广泛，属于一种常见的机械传动零件。一般有两种材料生产齿轮，一种是塑料，另一种是金属。塑料齿轮通过注塑成型，但是其强度和硬度等机械性能差，多在玩具中应用；金属齿轮通过锻造或者压铸成型，锻造的生产效率较低，无法满足批量性的生产；而压铸成型生产的一般是铝质齿轮，采用产生方式较为局限，且铝质齿轮的机械性能也一般，强度弱于锻造生产的齿轮，无法在长时间和高强度的工作场合应用。
因此，业界有必要针对齿轮的生产进行进一步研发，解决上述齿轮产生中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，该工艺能够进行大批量的齿轮生产制造，且经该工艺生产的齿轮，强度好、硬度高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，包括以下工艺步骤：
S1、将金属粉末与粘结剂以（12~15）：1的比例均匀混合，形成混合料；
S2、将混合料置于注射成型机中，并进行加热，然后注射到齿轮模具型腔内形成坯件；
S3、对坯件进行加热，脱去粘结剂，获得粗品件；
S4、将粗品件置于1000~1100℃的温度下进行预烧，并置于真空烧结炉内进行高温真空烧结。
进一步的，所述步骤S1中，将金属粉末与粘结剂在温度为300~320℃的条件下进行混合。
进一步的，所述步骤S2中，注射成型机的料筒的温度为300~420℃，注射成型机的喷嘴的温度为270~290℃，齿轮模具型腔内的温度为250~260℃，所述喷嘴的注塑速度为30~40g/s，所述注塑过程的压力为50~60MPa。
进一步的，所述料筒包括沿混合料的注射方向分布的第一温区、第二温区、第三温区、第四温区、第五温区和第六温区；所述第一温区的温度为400~420℃，所述第二温区的温度为380~400℃，所述第三温区的温度为360~380℃，所述第四温区的温度为340~360℃，所述第五温区的温度为320~340℃，所述第六温区的温度为300~320℃。
进一步的，所述步骤S3中，对坯件加热至160~180℃以脱去粘结剂。
进一步的，所述步骤S4中，真空烧结炉的温度为1500~2000℃，真空度为0.03~0.05Pa。
进一步的，所述粘结剂包括以下组分：石蜡17~23份、聚甲基丙烯酸甲酯13~16份、硬脂酸11~14份、氯化聚乙烯10~12份、橡胶8~11份、棕榈蜡5~8份、聚丙烯1~3份。
优选的，所述粘结剂包括以下组分：石蜡20份、聚甲基丙烯酸甲酯14份、硬脂酸13份、氯化聚乙烯11份、橡胶10份、棕榈蜡7份、聚丙烯2份。
进一步的，所述金属粉末包括以下组分：铁55~68份、铬8~11份、铝7~9份、镍5~7份、钨2~7份、钼5~7份、碳1~3份、硅1~3份。
优选的，所述金属粉末包括以下组分：铁61份、铬9份、铝8份、镍6份、钨4份、钼6份、碳2份、硅2份。
本发明的有益效果：通过本发明的金属粉末注射成型工艺加工出的齿轮，齿轮的整体密度均匀，密度可达99.5%以上，齿轮的强度、硬度和耐磨性能好，尺寸精度高，表面光洁度好，一次成型，无需后期加工，生产成本较低，适合进行大批量的生产。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：本发明实施例提供的金属粉末注射成型工艺，适用于加工齿轮，其包括以下工艺步骤：
S1、将金属粉末与粘结剂以12：1的比例在温度为300℃的条件下进行均匀混合，形成混合料；
S2、将混合料置于注射成型机中，并进行加热，然后注射到齿轮模具型腔内形成坯件；其中，注射成型机的料筒的温度为300℃，注射成型机的喷嘴的温度为270℃，齿轮模具型腔内的温度为250℃，所述喷嘴的注塑速度为30g/s，所述注塑过程的压力为50Mpa；
S3、对坯件进行加热至160℃，脱去粘结剂，获得粗品件；
S4、将粗品件置于1000℃的温度下进行预烧，并置于真空烧结炉内进行高温真空烧结，真空烧结炉的温度为1500℃，真空度为0.03Pa。
进一步的，步骤S2中，所述料筒包括沿混合料的注射方向分布的第一温区、第二温区、第三温区、第四温区、第五温区和第六温区；所述第一温区的温度为400℃，所述第二温区的温度为380℃，所述第三温区的温度为360℃，所述第四温区的温度为340℃，所述第五温区的温度为320℃，所述第六温区的温度为300℃。
本实施例中，所述粘结剂包括以下组分：石蜡17份、聚甲基丙烯酸甲酯13份、硬脂酸11份、氯化聚乙烯10份、橡胶8份、棕榈蜡5份、聚丙烯1份。该种组分组成的粘结剂可以提高坯件的强度，减少坯件的破损，提高成品率。
本实施例中，所述金属粉末包括以下组分：铁55份、铬8份、铝7份、镍5份、钨2份、钼5份、碳1份、硅1份。该种组分组成的金属粉末能够确保生产出的齿轮的强度、硬度和耐磨性等方面具有优良的性能。
实施例2：本发明实施例提供的金属粉末注射成型工艺，适用于加工齿轮，其包括以下工艺步骤：
S1、将金属粉末与粘结剂以14：1的比例在温度为310℃的条件下进行均匀混合，形成混合料；
S2、将混合料置于注射成型机中，并进行加热，然后注射到齿轮模具型腔内形成坯件；其中，注射成型机的料筒的温度为360℃，注射成型机的喷嘴的温度为280℃，齿轮模具型腔内的温度为255℃，所述喷嘴的注塑速度为35g/s，所述注塑过程的压力为55Mpa；
S3、对坯件进行加热至170℃，脱去粘结剂，获得粗品件；
S4、将粗品件置于1050℃的温度下进行预烧，并置于真空烧结炉内进行高温真空烧结，真空烧结炉的温度为1750℃，真空度为0.04Pa。
进一步的，步骤S2中，所述料筒包括沿混合料的注射方向分布的第一温区、第二温区、第三温区、第四温区、第五温区和第六温区；所述第一温区的温度为410℃，所述第二温区的温度为390℃，所述第三温区的温度为370℃，所述第四温区的温度为350℃，所述第五温区的温度为330℃，所述第六温区的温度为310℃。
本实施例中，所述粘结剂包括以下组分：石蜡20份、聚甲基丙烯酸甲酯14份、硬脂酸13份、氯化聚乙烯11份、橡胶10份、棕榈蜡7份、聚丙烯2份。该种组分组成的粘结剂可以提高坯件的强度，减少坯件的破损，提高成品率。
本实施例中，所述金属粉末包括以下组分：铁61份、铬9份、铝8份、镍6份、钨4份、钼6份、碳2份、硅2份。该种组分组成的金属粉末能够确保生产出的齿轮的强度、硬度和耐磨性等方面具有优良的性能。
实施例3：本发明实施例提供的金属粉末注射成型工艺，适用于加工齿轮，其包括以下工艺步骤：
S1、将金属粉末与粘结剂以15：1的比例在温度为320℃的条件下进行均匀混合，形成混合料；
S2、将混合料置于注射成型机中，并进行加热，然后注射到齿轮模具型腔内形成坯件；其中，注射成型机的料筒的温度为420℃，注射成型机的喷嘴的温度为290℃，齿轮模具型腔内的温度为260℃，所述喷嘴的注塑速度为40g/s，所述注塑过程的压力为60Mpa；
S3、对坯件进行加热至180℃，脱去粘结剂，获得粗品件；
S4、将粗品件置于1100℃的温度下进行预烧，并置于真空烧结炉内进行高温真空烧结，真空烧结炉的温度为2000℃，真空度为0.05Pa。
进一步的，步骤S2中，所述料筒包括沿混合料的注射方向分布的第一温区、第二温区、第三温区、第四温区、第五温区和第六温区；所述第一温区的温度为420℃，所述第二温区的温度为400℃，所述第三温区的温度为380℃，所述第四温区的温度为360℃，所述第五温区的温度为340℃，所述第六温区的温度为320℃。
本实施例中，所述粘结剂包括以下组分：石蜡23份、聚甲基丙烯酸甲酯16份、硬脂酸14份、氯化聚乙烯12份、橡胶11份、棕榈蜡8份、聚丙烯3份。该种组分组成的粘结剂可以提高坯件的强度，减少坯件的破损，提高成品率。
本实施例中，所述金属粉末包括以下组分：铁68份、铬11份、铝9份、镍7份、钨7份、钼7份、碳3份、硅3份。该种组分组成的金属粉末能够确保生产出的齿轮的强度、硬度和耐磨性等方面具有优良的性能。
通过本发明上述实施例1至实施例3的金属粉末注射成型工艺加工出的齿轮，齿轮的整体密度均匀，密度可达99.5%以上，齿轮的强度、硬度和耐磨性能好，尺寸精度高，表面光洁度好，一次成型，无需后期加工，生产成本较低，适合进行大批量的生产。

Claims (10)

1.一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：
S1、将金属粉末与粘结剂以（12~15）：1的比例均匀混合，形成混合料；
S2、将混合料置于注射成型机中，并进行加热，然后注射到齿轮模具型腔内形成坯件；
S3、对坯件进行加热，脱去粘结剂，获得粗品件；
S4、将粗品件置于1000~1100℃的温度下进行预烧，并置于真空烧结炉内进行高温真空烧结。
2.根据权利要求1所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述步骤S1中，将金属粉末与粘结剂在温度为300~320℃的条件下进行混合。
3.根据权利要求1所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述步骤S2中，注射成型机的料筒的温度为300~420℃，注射成型机的喷嘴的温度为270~290℃，齿轮模具型腔内的温度为250~260℃，所述喷嘴的注塑速度为30~40g/s，所述注塑过程的压力为50~60MPa。
4.根据权利要求3所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述料筒包括沿混合料的注射方向分布的第一温区、第二温区、第三温区、第四温区、第五温区和第六温区；所述第一温区的温度为400~420℃，所述第二温区的温度为380~400℃，所述第三温区的温度为360~380℃，所述第四温区的温度为340~360℃，所述第五温区的温度为320~340℃，所述第六温区的温度为300~320℃。
5.根据权利要求1所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述步骤S3中，对坯件加热至160~180℃以脱去粘结剂。
6.根据权利要求1所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述步骤S4中，真空烧结炉的温度为1500~2000℃，真空度为0.03~0.05Pa。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述粘结剂包括以下组分：
石蜡17~23份
聚甲基丙烯酸甲酯13~16份
硬脂酸11~14份
氯化聚乙烯10~12份
橡胶8~11份
棕榈蜡5~8份
聚丙烯1~3份。
8.根据权利要求7所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述粘结剂包括以下组分：
石蜡20份
聚甲基丙烯酸甲酯14份
硬脂酸13份
氯化聚乙烯11份
橡胶10份
棕榈蜡7份
聚丙烯2份。
9.根据权利要求1~6任意一项所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述金属粉末包括以下组分：
铁55~68份
铬8~11份
铝7~9份
镍5~7份
钨2~7份
钼5~7份
碳1~3份
硅1~3份。
10.根据权利要求9所述的一种用于加工齿轮的金属粉末注射成型工艺，其特征在于，所述金属粉末包括以下组分：
铁61份
铬9份
铝8份
镍6份
钨4份
钼6份
碳2份
硅2份。
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