CN107470635A - 一种从动齿轮的粉末冶金制造方法 - Google Patents

Abstract

一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，S1，配置初始粉末，所述初始粉末包括Fe粉、Cu粉和C粉，所述初始粉末还包括Ni粉、Mo粉中的一种或两种粉末；在初始粉末中混入润滑剂；S2，压制成型，混入润滑剂后的初始粉末充填装入压制模具中，用压机将初始粉末压制成为成型坯；S3，烧结，将成型坯放入高温烧结炉进行烧结形成烧结件；S4，整形，将烧结件装入整形模具中，用压机进行压力整形形成整形件；S5，热处理，对整形件依次进行淬火和回火。生产工艺简单，材料成分可自控，节约材料资源，生产效率高，生产的从动齿轮的精度高，硬度大且耐磨性能好。

Description

一种从动齿轮的粉末冶金制造方法

技术领域

本发明涉及齿轮制造工艺领域，具体涉及一种从动齿轮的粉末冶金制造方法。

背景技术

从动齿轮产品结构复杂，由于从动齿轮在使用过程中，是发动机功率传递的重要部件，受力大，转速高，运转平稳，噪音低，要求具有很高的精度和足够强度的同时，还要求具有足够的耐磨性。

用传统工艺方法生产从动齿轮，从下料开始，需经过下料→热锻→正火去应力→抛丸去氧化皮→粗车→半精车→钻中孔→钻边孔→去毛刺→精车→滚齿→倒棱→剃齿→热处理等14道工序，工序多，加工周期长，耗费能源多。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，生产工艺简单，材料成分可自控，节约材料资源，生产效率高，生产的从动齿轮的精度高，硬度大且耐磨性能好，具体技术方案如下：

一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，

S1，配置初始粉末，

所述初始粉末包括Fe粉、Cu粉和C粉，所述初始粉末还包括Ni粉、Mo粉中的一种或两种粉末；

在初始粉末中混入润滑剂；

S2，压制成型，

混入润滑剂后的初始粉末充填装入压制模具中，用压机将初始粉末压制成为成型坯；

S3，烧结，

将成型坯放入高温烧结炉进行烧结形成烧结件；

S4，整形，

将烧结件装入整形模具中，用压机进行压力整形形成整形件；

S5，热处理，

对整形件依次进行淬火和回火。

进一步的，

所述初始粉末中，Fe粉的质量份为93.5～97.5份，Ni粉质量份1.0～3.0份，Mo粉质量份0.2～0.8份，Cu粉质量份1.2～2.5份，C粉质量份0.45～0.75份。

进一步的，

所述初始粉末的松装密度为2.90～3.3g/cm3，流动性为30～38s/50g。

进一步的，

所述压制模具的成型压制力为480～630吨，且所述成型坯的密度为6.8～7.2g/cm³。

进一步的，

所述润滑剂为合成蜡或微粉蜡；

所述S3中，烧结过程具体为：

依次进行低温脱蜡和高温烧结，所述低温脱蜡的温度为550～880℃，该低温脱蜡的时间为1～2h，所述高温烧结的温度为1000～1250℃，该高温烧结时间为1.5～3h，烧结气氛为氮氢混合气体。

进一步的，

所述S4中，整形过程具体为：

将所述烧结件装入整形模具中，用压机对烧结件的齿部、孔部和端面进行压力整形，所述对烧结件的齿部、孔部和端面整形的压力为400～550吨。

进一步的，

所述S5中，热处理过程具体为：

步骤一，对从动齿轮的齿部进行高频淬火，高频淬火的条件为：栅极电流2.3～2.8A，阳极电流10～15A，加热时间3～5s，冷却时间3～6s；

步骤二，对从动齿轮进行回火，回火温度为180～220℃，保温时间2～3h。

进一步的，

所述成型模具包括上模冲、中模、下模冲和芯棒，所述上模冲、所述中模和所述下模冲之间相互配合形成压制腔。

进一步的，

所述上模冲靠近所述压腔端为和所述从动齿轮端面匹配的阶梯结构，所述上模冲的压制端的周面上设有和所述从动齿轮匹配的齿；

所述中模上开有中心通孔，所述中心通孔和所述上模冲的压制端匹配；

所述下模冲包括彼此独立运动的下一模冲、下二模冲和下三模冲，所述下二模冲活套在所述下一模冲上，所述下三模冲活套在所述下二模冲上，所述下一模冲、所述下二模冲和所述下三模冲的压制端相互配合形成和所述从动齿轮端面匹配的阶梯结构；

所述芯棒包括中芯棒和边芯棒，所述中芯棒和所述边芯棒非压制端固定在一起，所述中芯棒贯穿所述下一模冲，所述边芯棒贯穿所述下二模冲，且在所述上模冲上对应设有导向通孔，且所述导向通孔和所述芯棒配合，所述芯棒可在所述导向通孔内轴向运动。

进一步的，

所述S2具体为：

S21，填料，将混入润滑剂的初始粉末填充装入压制腔内；

S22，压制，所述上模冲压入中模，所述中模和所述下模冲被动向下运动，所述芯棒保持静止，所述当所述中模和所述下模冲停止运动后，所述上模冲继续向下压制，完成所述成型坯压制；

S23，脱模，所述上模冲向上运动回程，让压制压力消失，所述下一模冲静止不动，所述中模、下二模冲、下三模冲和芯棒向下运动，脱模完成。

本发明的有益效果为：

1、精度高：

因小型发动机工作转速高，达8000～10000转/分钟，则需要从动齿轮的精度高。本方法采用模压成型，在经模压整形，两次模压保证了从动齿轮的高精度性能要求。而且两次模压还保证了从动齿轮高精度的一致性。从而保证了批量产品质量的稳定性；其产品精度质量以及使用效果，均大大优于采用传统工艺方法生产的从动齿轮。

2、材料成分自控：

为满足从动齿轮的特殊使用性能要求，则需要特殊的材料的成分。本方法所需要的特殊材料成分配方比例可自控。材料配方应用自控且方便快捷，即配即用，不需要向钢厂定制特殊配方的钢材。大大节约了向钢厂定制特殊配方钢材的待料时间。

3、节约材料资源：

用传统工艺方法生产从动齿轮，每件耗用钢材重2145g，本方法生产从动齿轮，每件需耗用钢材重仅639g，可节约钢材70.2％；按市场年需600万件计算，每年可节约钢材9036吨。节约材料，成本降低，售价降低，大大提高了市场竞争力。

4、节约能源：

用传统工艺方法生产从动齿轮，从下料开始，需经过下料→热锻→正火去应力→抛丸去氧化皮→粗车→半精车→钻中孔→钻边孔→去毛刺→精车→滚齿→倒棱→剃齿→热处理等14道工序，工序多，加工周期长，耗费能源多。本方法采用混料→压制成型→烧结→压制整形→热处理等5道工序，工序少，加工周期大大缩短，节约能源和人力资源，节能减排。

5、生产效率高：

用传统工艺方法生产从动齿轮，工序长，生产效率低，每生产一件产品需总耗时23分钟。本方法生产从动齿轮，每生产一件产品需总耗时仅仅为2分钟。工序短，生产效率高，易于大批量生产；本方法生产效率是传统工艺方法的11倍。

6、外观质量好：

用传统工艺方法生产从动齿轮，工序长，质量控制点多，又受刀具磨损和设备状态的影响，外观质量差。本方法生产从动齿轮，工序短，质量控制点少，靠模压成型，外观质量大大优于传统工艺方法生产的从动齿轮。

附图说明

图1为本发明的生产流程示意图。

图2为从动齿轮的剖视图。

图3为从动齿轮的俯视图。

图4为实施S21步骤时成型模具的结构示意图。

图5为实施S22步骤时成型模具的结构示意图。

图6为实施S23步骤时成型模具的结构示意图。

图7为上模冲的结构示意图。

图8为中模的结构示意图。

图9为下一模冲的结构示意图。

图10为下二模冲的结构示意图。

图11为下三模冲的结构示意图。

图12为中芯棒的结构示意图。

图13为边芯棒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一，如图4-图13所示，成型模具1包括上模冲11、中模12、下模冲13和芯棒14，所述上模冲11、所述中模12和所述下模冲13之间相互配合形成压制腔。

所述上模冲11靠近所述压腔端为和所述从动齿轮a端面匹配的阶梯结构，所述上模冲11的压制端的周面上设有和所述从动齿轮a匹配的齿；

所述中模12上开有中心通孔，所述中心通孔和所述上模冲11的压制端匹配；

所述下模冲13包括彼此独立运动的下一模冲131、下二模冲132和下三模冲133，所述下二模冲132活套在所述下一模冲131上，所述下三模冲133活套在所述下二模冲132上，所述下一模冲131、所述下二模冲132和所述下三模冲133的压制端相互配合形成和所述从动齿轮a端面匹配的阶梯结构；

所述芯棒14包括中芯棒141和边芯棒142，所述中芯棒141和所述边芯棒142非压制端固定在一起，所述中芯棒141贯穿所述下一模冲131，所述边芯棒142贯穿所述下一模冲132，且在所述上模冲11上对应设有导向通孔111，且所述导向通孔111和所述芯棒14配合，所述芯棒14可在所述导向通孔111内轴向运动。

实施例二，如图1所示，一种用于从动齿轮a的粉末冶金方法，包括如下步骤：

S1，配置初始粉末，

所述初始粉末包括Fe粉、Cu粉和C粉，所述初始粉末还包括Ni粉、Mo粉；所述初始粉末中，Fe粉的质量份为93.5份，Ni粉质量份1.0份，Mo粉质量份0.2份，Cu粉质量份1.2份，C粉质量份0.45份。

加入混料机中混合35min，出料后，对混合后粉末的松装密度、流动性、各粉末成分的均匀性作检测，所述初始粉末的松装密度为2.90g/cm3，流动性为30s/50g。

在初始粉末中混入润滑剂，润滑剂为合成蜡，润滑剂配入重量份为：0.5份；

S2，压制成型，

混入润滑剂后的初始粉末充填装入压制模具中，用压机将初始粉末压制成为成型坯；

具体为，S21，填料，将混入润滑剂的初始粉末填充装入压制腔内；

S22，压制，所述上模冲11以480吨压制力压入中模12，所述中模12和所述下模冲13被动向下运动，所述芯棒14保持静止，所述当所述中模12和所述下模冲13停止运动后，所述上模冲11继续以480吨压制力向下压制，完成所述成型坯压制，且所述成型坯的密度为6.8g/cm³。

S23，脱模，所述上模冲11向上运动回程，所述中模12、下模冲13和芯棒14向下运动，让压制腔消失，脱模完成。

S3，烧结，将成型坯放入高温烧结炉进行烧结形成烧结件；

依次进行低温脱蜡和高温烧结，所述低温脱蜡的温度为550℃，该低温脱蜡的时间为1h，所述高温烧结的温度为1000℃，该高温烧结时间为1.5h，烧结气氛为氮氢混合气体。

S4，整形，

将烧结件装入整形模具中，用压机进行压力整形形成整形件；

将所述烧结件装入整形模具中，用压机对烧结件的齿部、孔部和端面进行压力整形，所述对烧结件的齿部、孔部和端面整形的压力为400吨。

S5，热处理，

对整形件依次进行淬火和回火。

所述S5中，热处理过程具体为：

步骤一，对从动齿轮a的齿部进行高频淬火，高频淬火的条件为：栅极电流2.3～2.8A，阳极电流10～15A，加热时间3～5s，冷却时间3～6s；

步骤二，对从动齿轮a进行回火，回火温度为180～220℃，保温时间2～3h。

实施例三，如图1所示，一种用于从动齿轮a的粉末冶金方法，在与实施例二其他部分相同的情况下，区别部分在于：

加入混料机中混合50min，要求松装密度3.3g/cm3，要求流动性38s/50g，初始粉末包括Fe粉的质量份为97.5份，Ni粉质量份3.0份，Mo粉质量份0.8份，Cu粉质量份1.2.5份，C粉质量份0.75份，润滑剂微粉蜡0.9份。所述将粉末压制成为成型坯的成型压制力为630吨，所述低温脱蜡的温度为880℃，该低温脱蜡的时间为2h；所述高温烧结的温度为1250℃，该高温烧结时间为3h；所述对烧结件的齿部、孔部、端面整形的压力为550吨。

在与实施例三的其他步骤相同的情况下，区别部分的选择如表1：

表1

高频淬火工艺的解释：高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。

Claims (10)

1.一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，配置初始粉末，

所述初始粉末包括Fe粉、Cu粉和C粉，所述初始粉末还包括Ni粉、Mo粉中的一种或两种粉末；

在初始粉末中混入润滑剂；

S2，压制成型，

混入润滑剂后的初始粉末充填装入压制模具中，用压机将初始粉末压制成为成型坯；

S3，烧结，

将成型坯放入高温烧结炉进行烧结形成烧结件；

S4，整形，

将烧结件装入整形模具中，用压机进行压力整形形成整形件；

S5，热处理，

对整形件依次进行淬火和回火。

2.根据权利要求1所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：

所述初始粉末中，Fe粉的质量份为93.5～97.5份，Ni粉质量份1.0～3.0份，Mo粉质量份0.2～0.8份，Cu粉质量份1.2～2.5份，C粉质量份0.45～0.75份。

3.根据权利要求2所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：

所述初始粉末的松装密度为2.90～3.3g/cm3，流动性为30～38s/50g。

4.根据权利要求1所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：所述压制模具的成型压制力为480～630吨，且所述成型坯的密度为6.8～7.2g/cm³。

5.根据权利要求1所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：

所述润滑剂为合成蜡或微粉蜡；

所述S3中，烧结过程具体为：

依次进行低温脱蜡和高温烧结，所述低温脱蜡的温度为550～880℃，该低温脱蜡的时间为1～2h，所述高温烧结的温度为1000～1250℃，该高温烧结时间为1.5～3h，烧结气氛为氮氢混合气体。

6.根据权利要求1所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：

所述S4中，整形过程具体为：

将所述烧结件装入整形模具中，用压机对烧结件的齿部、孔部和端面进行压力整形，所述对烧结件的齿部、孔部和端面整形的压力为400～550吨。

7.根据权利要求1所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：所述S5中，热处理过程具体为：

步骤一，对从动齿轮的齿部进行高频淬火，高频淬火的条件为：栅极电流2.3～2.8A，阳极电流10～15A，加热时间3～5s，冷却时间3～6s；

步骤二，对从动齿轮进行回火，回火温度为180～220℃，保温时间2～3h。

8.根据权利要求1所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：所述成型模具包括上模冲、中模、下模冲和芯棒，所述上模冲、所述中模和所述下模冲之间相互配合形成压制腔。

9.根据权利要求8所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：

所述上模冲靠近所述压腔端为和所述从动齿轮端面匹配的阶梯结构，所述上模冲的压制端的周面上设有和所述从动齿轮匹配的齿；

所述中模上开有中心通孔，所述中心通孔和所述上模冲的压制端匹配；

所述下模冲包括彼此独立运动的下一模冲、下二模冲和下三模冲，所述下二模冲活套在所述下一模冲上，所述下三模冲活套在所述下二模冲上，所述下一模冲、所述下二模冲和所述下三模冲的压制端相互配合形成和所述从动齿轮端面匹配的阶梯结构；

所述芯棒包括中芯棒和边芯棒，所述中芯棒和所述边芯棒非压制端固定在一起，所述中芯棒贯穿所述下一模冲，所述边芯棒贯穿所述下二模冲，且在所述上模冲上对应设有导向通孔，且所述导向通孔和所述芯棒配合，所述芯棒可在所述导向通孔内轴向运动。

10.根据权利要求8或9所述的一种从动齿轮的粉末冶金制造方法，其特征在于：

所述S2具体为：

S21，填料，将混入润滑剂的初始粉末填充装入压制腔内；

S22，压制，所述上模冲压入中模，所述中模和所述下模冲被动向下运动，所述芯棒保持静止，所述当所述中模和所述下模冲停止运动后，所述上模冲继续向下压制，完成所述成型坯压制；

S23，脱模，所述上模冲向上运动回程，让压制压力消失，所述下一模冲静止不动，所述中模、下二模冲、下三模冲和芯棒向下运动，脱模完成。