CN105522158A

CN105522158A - 一种以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮的粉末冶金成形制造方法

Info

Publication number: CN105522158A
Application number: CN201410573507.6A
Authority: CN
Inventors: 沈秋
Original assignee: Wuxi Qingyang Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Wuxi Qingyang Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-04-27

Abstract

本发明公开了一种以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮的粉末冶金成形制造方法。该发明属于粉末冶金技术领域，该凸轮采用了下列的加工工序：粉末冶金进行毛坯成型+退火+回火处理+机加工+凸轮表面化学处理+防腐处理+抛光处理，其中粉末冶金过程分为退火，筛分、混合以及制粒，不仅能改变提高了粉末的压缩性，而且使各组元混合均匀，从而改善了粉末的流动性和稳定性，然后对其进行退火+回火处理去除内应力，细化组织晶粒，通过铣削加工凸轮，在机加工过程中同时引入一种绿色无污染的切削液，避免了环境污染，且工人的身体不受污染，该制造方法不仅提高了凸轮的耐磨性，最后对凸轮进行电镀防腐处理+抛光处理，减缓了凸轮被腐蚀，延长了凸轮的使用寿命同时提高了凸轮表面的硬度和抗弯强度以及心部的韧性。

Description

一种以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮的粉末冶金成形制造方法

技术领域

该发明属于粉末冶金技术领域，本发明涉及铝合金及其凸轮，尤其是一种以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮的粉末冶金成形制造方法。

背景技术

在传统的凸轮制造材料中有多种，包括钢材，铸铁等，还有一些高聚合物非金素等，一般金素以及合金材料凸轮最多，但金素以及合金材料凸轮是通过切削加工制得的，即在凸轮成型机床(如插齿机、滚齿机等)上进行机加工，其加工步骤大致为落料—热处理—在车床上车出齿坯—在专用机床上成型凸轮-表面热处理。但这种制造方法工序较多，生产时间长。工艺较复杂，生产周期长，生产效率低，生产成本也比较高。其它材质的凸轮，由于存在一些缺点，因此只适合于特定的环境中。一般机械加工的凸轮的齿顶与齿根在进入与脱离啮合时，同时存在两对齿接触，而在中间部分啮合时只存在一对齿啮合，因此在施加径向压力不变的同时反映在中间区域的切削力相对其它区域要高出许多，且此区域几乎不可能形成弹性变形，造成切削层更多，形成齿形中凹，使凸轮在传动时将会产生很大的噪声，破坏了凸轮精度，同时也影响刀具使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明为了解决上述问题，设计了一种以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮的粉末冶金成形制造方法。

本发明设计了以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮的粉末冶金成形制造方法，该凸轮材料主要包括了下列元素的百分比含量：Mg1.3％-2.7％，Sb1.12％-1.51％，Ti0.56％-0.89％，Se0.1％-0.2％，Mn1.1％-1.7％，Cu<0.02％，S<0.02％,P<0.25％,其余为铝及其杂质，优选Mg1.5％-2.2％，Sb1.17％-1.43％，Ti0.63％-0.82％，Se0.12％-0.15％，Mn1.2％-1.5％，Cu<0.02％，S<0.02％,P<0.25％。采用了下列加工工艺：(1)粉末冶金进行毛坯成型，采用机械粉碎法制得粉料，即通过压碎的方法将块状金属粉碎成粉末，再对粉末进行预处理，首先对粉末进行退火处理，退火温度为250-290℃，之后对粉末原料进行分级处理，粗粒采用振动筛进行筛分，细粒采用空气分级法，将各种粉末进行均匀混合，使压制和烧结时状态均匀一致，最后将小颗粒粉末制成团装颗粒，然后将得到的粉料采用封闭冷压钢模成形法进行压制，最后对压制成型的凸轮坯料进行烧结，烧结温度为：1200-1300℃，烧结时间为：0.5-1.5h，在真空中烧结。在炉内缓冷到550℃，再空冷，(2)对采用粉末冶金法制的凸轮毛坯进行去应力调质处理，即采用火焰淬火和高温回火，将燃烧的氧乙炔上喷射到工件表面，使其快速升温，达到淬硬温度后立即雾化气冷却，回火温度为620-650℃，调质硬度58-62HRC，(3)对调质处理后的凸轮进行车削加工，加工余量为1.3-1.8mm，加工精度为IT7-IT8，表面粗糙度为:Ra＝1.7-1.3μm,(4)进行碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到880-910℃，使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,渗碳氮深度为0.02-0.05mm，在碳氮共渗工件要垂直置于密封加热炉中上空，(5)采用高压喷射法对凸轮进行混合油镀层，该混合油由成分的百分比为：润滑油30％-35％、地板蜡20％-25％、蜂蜡10％-15％、凡思林20％-35％，增强其防氧化防腐蚀的能力，(6)对防腐蚀处理后的凸轮轴进行超声波抛光处理，即将凸轮轴放在磨料悬浮液中，然后将工件和悬浮液置于超声波场中，通过超声波的震荡作用，使磨粒在高速下撞击凸轮表面，使凸轮的微凸起被切削掉，使工件表面磨削抛光，超声波在26000-29000Hz范围内。

本发明优点在于：粉末冶金过程分为退火，筛分、混合以及制粒，不仅能改变提高了粉末的压缩性，而且使各组元混合均匀，从而改善了粉末的流动性和稳定性，进行退火+回火处理去除内应力，细化组织晶粒，不仅降低了杂质的含量，提高粉末纯度，同时消除了粉末在加工过程中的加工硬化，提高了粉末的压缩性，通过铣削加工凸轮，在机加工过程中同时引入一种绿色无污染的切削液，避免了环境污染，且工人的身体不受污染，该制造方法不仅提高了凸轮的耐磨性，最后对凸轮进行电镀防腐处理+抛光处理，减缓了凸轮被腐蚀，延长了凸轮的使用寿命同时提高了凸轮表面的硬度和抗弯强度以及心部的韧性，而且该制造方法操作简单，与切削加工比较，不仅节约材料，而且省去大量的加工工时，使生产率大大提高，因此显著降低成本。

具体实施方式

实施例一

设计了以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮，其所用材料百分比含量为：Mg1.3％，Sb1.12％，Ti0.56％，Se0.1％，Mn1.1％，Cu<0.02％，S<0.02％,P<0.25％,其余为铝及其杂质，其采用的加工工艺为：(1)粉末冶金进行毛坯成型，采用机械粉碎法制得粉料，即通过压碎的方法将块状金属粉碎成粉末，再对粉末进行预处理，首先对粉末进行退火处理，退火温度为250℃，之后对粉末原料进行分级处理，粗粒采用振动筛进行筛分，细粒采用空气分级法，将各种粉末进行均匀混合，使压制和烧结时状态均匀一致，最后将小颗粒粉末制成团装颗粒，然后将得到的粉料采用封闭冷压钢模成形法进行压制，最后对压制成型的凸轮坯料进行烧结，烧结温度为：1200℃，烧结时间为：0.5h，在真空中烧结。在炉内缓冷到550℃，再空冷，(2)对采用粉末冶金法制的凸轮毛坯进行去应力调质处理，即采用火焰淬火和高温回火，将燃烧的氧乙炔上喷射到工件表面，使其快速升温，达到淬硬温度后立即雾化气冷却，回火温度为620℃，调质硬度58HRC，(3)对调质处理后的凸轮进行车削加工，加工余量为1.3mm，加工精度为IT7，表面粗糙度为:Ra＝1.3μm,(4)进行碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到880℃，使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,渗碳氮深度为0.02mm，在碳氮共渗工件要垂直置于密封加热炉中上空，(5)采用高压喷射法对凸轮进行混合油镀层，该混合油由成分的百分比为：润滑油30％、地板蜡20％、蜂蜡10％、凡思林20％，(6)对防腐蚀处理后的凸轮轴进行超声波抛光处理，即将凸轮轴放在磨料悬浮液中，然后将工件和悬浮液置于超声波场震荡，超声波在26000Hz范围内。

实施例二

设计了以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮，其所用材料百分比含量为：Mg2.7％，Sb1.51％，Ti0.89％，Se0.2％，Mn1.7％，Cu<0.02％，S<0.02％,P<0.25％,其余为铝及其杂质，其采用的加工工艺为：(1)粉末冶金进行毛坯成型，采用机械粉碎法制得粉料，即通过压碎的方法将块状金属粉碎成粉末，再对粉末进行预处理，首先对粉末进行退火处理，退火温度为290℃，之后对粉末原料进行分级处理，粗粒采用振动筛进行筛分，细粒采用空气分级法，将各种粉末进行均匀混合，使压制和烧结时状态均匀一致，最后将小颗粒粉末制成团装颗粒，然后将得到的粉料采用封闭冷压钢模成形法进行压制，最后对压制成型的凸轮坯料进行烧结，烧结温度为：1300℃，烧结时间为：1.5h，在真空中烧结。在炉内缓冷到550℃，再空冷，(2)对采用粉末冶金法制的凸轮毛坯进行去应力调质处理，即采用火焰淬火和高温回火，将燃烧的氧乙炔上喷射到工件表面，使其快速升温，达到淬硬温度后立即雾化气冷却，回火温度为650℃，调质硬度62HRC，(3)对调质处理后的凸轮进行车削加工，加工余量为1.8mm，加工精度为IT8，表面粗糙度为:Ra＝1.3μm,(4)进行碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到910℃，使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,渗碳氮深度为0.05mm，在碳氮共渗工件要垂直置于密封加热炉中上空，(5)采用高压喷射法对凸轮进行混合油镀层，该混合油由成分的百分比为：润滑油35％、地板蜡25％、蜂蜡15％、凡思林35％，增强其防氧化防腐蚀的能力，(6)对防腐蚀处理后的凸轮轴进行超声波抛光处理，即将凸轮轴放在磨料悬浮液中，然后将工件和悬浮液置于超声波场中，通过超声波的震荡作用，使磨粒在高速下撞击凸轮表面，使凸轮的微凸起被切削掉，使工件表面磨削抛光，超声波在29000Hz范围内。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种以Se-Sb-Zn-Mn系铝合金为材料的凸轮的粉末冶金成形制造方法，材料Se-Sb-Zn-Mn系铝合金包括下列元素的重量百分比含量：Mg1.3％-2.7％，Sb1.12％-1.51％，Ti0.56％-0.89％，Se0.1％-0.2％，Mn1.1％-1.7％，Cu<0.02％，S<0.02％,P<0.25％,其余为铝及其杂质，特征在于：

(1)粉末冶金进行毛坯成型，采用机械粉碎法制得粉料，即通过压碎的方法将块状金属粉碎成粉末，再对粉末进行预处理，首先对粉末进行退火处理，退火温度为250-290℃，之后对粉末原料进行分级处理，粗粒采用振动筛进行筛分，细粒采用空气分级法，将各种粉末进行均匀混合，使压制和烧结时状态均匀一致，最后将小颗粒粉末制成团装颗粒，然后将得到的粉料采用封闭冷压钢模成形法进行压制，最后对压制成型的凸轮坯料进行烧结，烧结温度为：1200-1300℃，烧结时间为：0.5-1.5h，在真空中烧结，在炉内缓冷到550℃，再空冷，

(2)对采用粉末冶金法制的凸轮毛坯进行去应力调质处理，即采用火焰淬火和高温回火，将燃烧的氧乙炔上喷射到工件表面，使其快速升温，达到淬硬温度后立即雾化气冷却，回火温度为620-650℃，调质硬度58-62HRC，

(3)对调质处理后的凸轮进行车削加工，加工余量为1.3-1.8mm，加工精度为IT7-IT8，表面粗糙度为:Ra＝1.7-1.3μm,

(4)进行碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到880-910℃，使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,渗碳氮深度为0.02-0.05mm，在碳氮共渗工件要垂直置于密封加热炉中上空，

(5)采用高压喷射法对凸轮进行混合油镀层，该混合油由成分的百分比为：润滑油30％-35％、地板蜡20％-25％、蜂蜡10％-15％、凡思林20％-35％，增强其防氧化防腐蚀的能力，

(6)对防腐蚀处理后的凸轮轴进行超声波抛光处理，即将凸轮轴放在磨料悬浮液中，然后将工件和悬浮液置于超声波场中，通过超声波的震荡作用，使磨粒在高速下撞击凸轮表面，使凸轮的微凸起被切削掉，使工件表面磨削抛光，超声波在26000-29000Hz范围内。