CN108889952A - 采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，包括以下步骤：S1、喂料制备；S2、注射成形：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、脱脂：对坯件进行加热，对坯件加热以脱去粘结剂，获得粗品件；S4、烧结：将粗品件置于850～950℃的温度下进行预烧，之后置于真空烧结炉内进行高温真空烧结，获得烧结坯；S5、热处理：将烧结坯经过二次加工后，置于Ar气体中，加热至800‑950℃，保温1‑4h，后将烧结坯置于淬火介质中实现冷却，最终获得金属齿轮。本发明的有益效果是：减少了能耗和环境污染，提高了金属齿轮的生产效率。

Description

采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法
技术领域
本发明涉及金属粉末注射成型，尤其涉及一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法。
背景技术
金属粉末注射成型（metal injection molding，简称MIM）技术是一门新型近终成型技术，是集塑料注塑成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科相互渗透交叉的产物，利用模具可注射成型坯件通过结烧快速制成高密度、高精度、高强度、三维复杂形状的结构零件，尤其是一些形状复杂利用机械加工等工艺方法无法加工活难以加工的小型零件。MIM技术可以自如完成，而且具有成本低、效率高、一致性好等优点，易形成批量生产，被誉为“当今最为热门的零部件成型技术”，因此受业内人士青睐。
齿轮是车辆、机械传动装置的主要基础件，用途广、批量大、形状复杂、制造难度大、技术要求高，它代表着一个国家的机械制造水平。目前用的高强度齿轮，基本上都是采用热锻，然后再切削加工而成。多次高温加热（锻造和热处理）和大量切削加工，材料利用率仅为30％-50％，极大的浪费了能源和材料，且产品性能不佳，对环境污染也极其严重；周转次数多、工序长、生产效率低，造成产品零件生产的高能耗、高污染、高成本、低性能、低效率。虽然齿轮产品市场广阔，前景斐然，但是其传统工序的固有缺陷无法避免，其技术亟需提高。随着科学技术的发展，社会的进步，市场需求高质量、低成本、高效率的生产工艺，环境保护要求减少能耗和环境污染，因此，如何提供一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，减少能耗和环境污染，提高金属齿轮的生产效率。
本发明提供了一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，包括以下步骤：
S1、喂料制备：按照粉末装载量为55-60%的体积比例，将金属粉末与粘结剂在温度为160～190℃的条件下进行混合均匀混合，形成混合料；
S2、注射成形：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、脱脂：对坯件进行加热，对坯件加热以脱去粘结剂，加热温度不超过130℃，获得粗品件；
S4、烧结：将粗品件置于850～950℃的温度下进行预烧，之后置于真空烧结炉内进行高温真空烧结，获得烧结坯；
S5、热处理：将烧结坯经过二次加工后，置于Ar气体中，加热至800-950℃，保温1-4h，后将烧结坯置于淬火介质中实现冷却，最终获得金属齿轮。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，注射成型机的料筒的温度为170-220℃，注射成型机的喷嘴的温度为195～210℃。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，齿轮模具型腔内的温度为80-140℃，喷嘴的注塑速度为 30～50cm3/s，注塑过程的压力为160～260MPa。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中，真空烧结炉的温度为1200～1300℃，真空度为3～5Pa。
作为本发明的进一步改进，步骤S5中，将烧结坯经过二次加工包括将烧结坯进行整形和表面处理。
作为本发明的进一步改进，步骤S5中，淬火介质包括油或者水。
本发明的有益效果是：减少了能耗和环境污染，提高了金属齿轮的生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，包括以下步骤：
S1、喂料制备：按照粉末装载量为55-60%的体积比例，将金属粉末与粘结剂在温度为160～190℃的条件下进行混合均匀混合，形成混合料，将金属粉末与粘结剂在优选温度160℃、170℃、180℃、190℃的条件下进行混合均匀混合；
S2、注射成形：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、脱脂：对坯件进行加热，对坯件加热以脱去粘结剂，加热温度不超过130℃，获得粗品件；
S4、烧结：将粗品件置于850～950℃的温度下进行预烧，之后置于真空烧结炉内进行高温真空烧结，获得烧结坯，将粗品件置于850℃、900℃、950℃的优选温度下进行预烧；
S5、热处理：将烧结坯经过二次加工后，置于Ar气体中，加热至800-950℃，保温1-4h，后将烧结坯置于淬火介质中实现冷却，最终获得金属齿轮，将烧结坯经过二次加工后，置于Ar气体中，加热至优选温度800℃、900℃、950℃，优选保温时间为1h 、2h 、3h 、4h。
步骤S2中，注射成型机的料筒的温度为170-220℃，注射成型机的喷嘴的温度为195～210℃, 注射成型机的料筒的优选温度为170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃，注射成型机的喷嘴的优选温度为195℃、200℃、210℃。
步骤S2中，齿轮模具型腔内的温度为80-140℃，喷嘴的注塑速度为 30～50cm3/s，注塑过程的压力为160～260MPa；齿轮模具型腔内的优选温度为80℃、100℃、140℃，喷嘴的优选注塑速度为 30 cm3/s 、40 cm3/s 、50cm3/s，注塑过程的优选压力为160 MPa 、200MPa 、260MPa。
步骤S4中，真空烧结炉的温度为1200～1300℃，真空度为3～5Pa；真空烧结炉的优选温度为1200℃、1250℃、1300℃，优选真空度为3 Pa 、4 Pa 、5Pa。
步骤S5中，将烧结坯经过二次加工包括将烧结坯进行整形和表面处理。
步骤S5中，淬火介质包括油或者水。
本发明提供的一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，是一种将传统粉末冶金与现代注塑成形技术相结合的制造工艺，不仅适合于结构简单的普通齿轮零件，对于形状复杂、精密度高、强度高、尺寸微小的斜齿轮也可一次成形。所获得的产品整体密度均匀，密度高，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减少了能耗和环境污染，提高了金属齿轮的生产效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、喂料制备：按照粉末装载量为55-60%的体积比例，将金属粉末与粘结剂在温度为160～190℃的条件下进行混合均匀混合，形成混合料；
S2、注射成形：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、脱脂：对坯件进行加热，对坯件加热以脱去粘结剂，加热温度不超过130℃，获得粗品件；
S4、烧结：将粗品件置于850～950℃的温度下进行预烧，之后置于真空烧结炉内进行高温真空烧结，获得烧结坯；
S5、热处理：将烧结坯经过二次加工后，置于Ar气体中，加热至800-950℃，保温1-4h，后将烧结坯置于淬火介质中实现冷却，最终获得金属齿轮。
2.根据权利要求1所述的采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，其特征在于：步骤S2中，注射成型机的料筒的温度为170-220℃，注射成型机的喷嘴的温度为195～210℃。
3.根据权利要求1所述的采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，其特征在于：步骤S2中，齿轮模具型腔内的温度为80-140℃，喷嘴的注塑速度为 30～50cm3/s，注塑过程的压力为160～260MPa。
4.根据权利要求1所述的采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，其特征在于：步骤S4中，真空烧结炉的温度为1200～1300℃，真空度为3～5Pa。
5.根据权利要求1所述的采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，其特征在于：步骤S5中，将烧结坯经过二次加工包括将烧结坯进行整形和表面处理。
6.根据权利要求1所述的采用金属粉末注射成型制备金属齿轮的方法，其特征在于：步骤S5中，淬火介质包括油或者水。
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