CN109014190B - 大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，生产工艺依次使用混合设备、成型设备、烧结设备、整形设备、热处理设备、打磨设备、研磨设备、浸油设备以及二次浸油设备进行生产，最后得到成品，整个生产工艺按照特定的工艺参数使用以上设备进行生产，得到大功率工程机械油润滑密封件止推环，使用该生产工艺进行生产，生产效率高，原材料利用率高，产品成品率高，大幅度降低了生产成本。

Description

大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺。

背景技术

止推环，是半圆形或圆环形金属环，在止推环的下片中部的外侧有一凹槽，安装时嵌入轴承盖槽内以防止止推环转动，止推环起到控制曲轴轴向间隙的作用。在现阶段止推环的生产中大多采用圆环管件直接加工的方法，将符合厚度要求的圆环管件按照规定尺寸截断，截断后的管件进行机械加工，开出凹槽，进行涂层处理得到成品，但此种方式加工效率十分低下。

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。

粉末冶金的加工流程一般包括有：配料、压制、蒸汽/热处理等步骤，针对不同的加工要求，有的工件不采用蒸汽处理，而使用振动研磨机对工件进行打磨去毛刺及涂层处理，粉末冶金一般采用客户来源的技术图纸和相关资料，根据现行或客户提供的标准进行实验后，选择一定的Fe/C/Cu/润滑剂/抗切削剂等的配比，并制定合适的加工流程，并进行以上加工流程，制备符合标准要求的加工件。

现阶段对于机械油润滑密封件止推环的生产也有进行粉末冶金尝试的研究或生产，但大多都由于加工流程及参数的选择不当使得加工件不能满足使用的需求，且在压制的过程生产成为整个环状结构，在整形或后续机加工过程再处理出凹槽，工件变形量过大，整体效果不好。

发明内容

本发明提供了大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，该生产工艺的使用明显提高了机械油润滑密封件止推环的加工精度和加工效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，所述生产工艺依次使用混合设备、成型设备、烧结设备、整形设备、热处理设备、打磨设备、研磨设备、浸油设备以及二次浸油设备进行生产，最后得到成品；并且采用以下步骤进行生产：

①采用混合设备称取重量百分比为1.5％的电解铜粉、97.8％的预合金钢粉、0.6％的石墨粉和0.6％的润滑剂进行混合，混合60分钟；

②将混合后的混合物料放入成型设备压制成型，使其密度大于等于7.05克每立方厘米，得到成型的止推环；

③将成型后的止推环放入烧结设备中，控制温度在1120℃下烧结50分钟后冷却；

④冷却后的止推环放入整形设备中整形，止推环两端面保留0.3mm磨量；

⑤将止推环放入热处理设备中，控制其温度860℃下加热1.5小时，使其硬度达到HRC40-48；

⑥热处理并冷却后的止推环使用打磨设备打磨平整，去除步骤④中保留的磨量；

⑦打磨后的止推环放入研磨设备内进行处理6小时；

⑧止推环放入浸油设备内，控制温度120℃，浸油20分钟；

⑨浸油后的止推环放入二次浸油设备内，室温下浸防锈油30分钟。

优选的，所述混合设备包括配料机和混料机，配料机采用数控式皮带秤自动配料机，混料机采用三维混料机。

优选的，所述成型设备为干粉液压机。

优选的，所述烧结设备包括驱动辊、预热箱、烧结箱以及冷却箱。

优选的，所述烧结设备为网带式烧结炉，网带上放置有耐火板，冷却箱接有惰性气体进气管。

优选的，所述整形设备为机械力粉末成型机。

优选的，所述热处理设备为箱式炉。

优选的，所述打磨设备为磨床。

优选的，所述研磨设备为震动研磨机。

优选的，所述浸油设备、二次浸油设备为浸油机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：相比现有技术采用纯机加工的钢管切割加工方式，本发明对材料的利用率明显提高，可以达到95％以上，且明显提高了加工效率，更利于批量生产，粉末冶金过程的引入也提高了工件的加工精度，从而大量的降低了后续机加工的操作要求和所耗费的时间，从而降低了工人的劳动强度，降低了生产成本。

相比较先采用粉末冶金技术进行整个圆环的成型，再通过整形或机加工进行凹槽的加工，使用本发明的生产工艺加工的工件整体形变小，精度更高，且节省了后续加工的工作量，进一步降低了生产成本。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明生产系统流程图；

图中：1、混合设备，2、成型设备，3、烧结设备，4、整形设备，5、热处理设备，6、打磨设备，7、研磨设备，8、浸油设备，9、二次浸油设备，10、成品，31、驱动辊，32、预热箱，33、烧结箱，34、冷却箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，生产工艺依次使用混合设备1、成型设备2、烧结设备3、整形设备4、热处理设备5、打磨设备6、研磨设备7、浸油设备8以及二次浸油设备9进行生产，最后得到成品10；并且采用以下步骤进行生产：

①采用混合设备1称取重量百分比为1.5％的电解铜粉、97.8％的预合金钢粉、0.6％的石墨粉和0.6％的润滑剂进行混合，混合60分钟；

②将混合后的混合物料放入成型设备2压制成型，使其密度大于等于7.05克每立方厘米，得到成型的止推环；

③将成型后的止推环放入烧结设备3中，控制温度在1120℃下烧结50分钟后冷却；

④冷却后的止推环放入整形设备4中整形，止推环两端面保留0.3mm磨量；

⑤将止推环放入热处理设备5中，控制其温度860℃下加热1.5小时，使其硬度达到HRC40-48；

⑥热处理并冷却后的止推环使用打磨设备6打磨平整，去除步骤④中保留的磨量；

⑦打磨后的止推环放入研磨设备7内进行处理6小时；

⑧止推环放入浸油设备8内，控制温度120℃，浸油20分钟；

⑨浸油后的止推环放入二次浸油设备9内，室温下浸防锈油30分钟,最后得到止推环成品。

对大功率工程机械油润滑密封件止推环进行加工，首先使用混合设备，包括配料机11和混料机12，使用配料机将物料按照预设的比例准确称量，称量完成后放入混料机内进行混合，由于粉末冶金主原料大多为金属材质，辅料为其他材质，这就对混料要求较高。混匀后将一定量的混合物料放入成型设备2中，通过成型设备压制成带有凹槽的圆环形结构，成型设备内部具有模具，根据模具的形状对工件进行特定尺寸的成型。成型结束后工件外部结构尺寸基本稳定，但内部结构仅是靠机械力压紧，分子/原子内部仅是靠范德华力维系，不足以满足车辆使用的强度要求，这就要求进行烧结操作，将工件放入烧结设备3中进行烧结，工件在驱动辊31的驱动下，首先进入预热箱32，预热箱一般温度要求在800-1000℃左右，根据待加工止推环尺寸及原料的不同进行选择设定，预热后进入烧结箱33，烧结温度控制在1120℃，烧结时间50分钟，根据不同工件对烧结温度和时间进行调整，烧结完成后进入冷却箱34，将工件在规定的时间内进行冷却至室温，并防止其氧化。

烧结并冷却后对工件进行整形操作，放入整形设备4进行整形，由于烧结会使得工件尺寸发生稍微的变化，为了减少后续加工的工作量需要进行整形操作，一般采用进一步压制的液压机进行操作。整形完成后利用热处理设备5对工件进行热处理，使得工件表面达到相应的硬度要求HRC40-48，以提高工件的硬度。热处理主要由淬火，回火，退火，正火，其中淬火可以大幅度增加硬度，回火可以降低硬度，提高韧性。退火则是降低硬度提高加工性能，正火一般是为了使组织均匀化，细化晶粒等。当然还有表面淬火可以使表面硬度加大，而芯部保持良好的韧性。还有渗碳、渗氮、碳氮共渗等都是为了增加表面硬度及耐磨性。

热处理结束后进行机加工，机加工包括多种加工工序进行选择，止推环采用打磨设备6如磨床等，进行进一步打磨，以进一步提高止推环的精度，提高其美观度。打磨完成后对工件进行研磨处理，使用研磨设备可使得工件进一步提高美观度。

研磨处理完毕后使用浸油设备8进行浸油处理，粉末冶金零件因为其多孔性，都需要进行浸油处理，浸油处理可以增加粉末冶金制品的抗腐蚀性、提高耐磨性，延长其使用寿命。而粉末冶金零件浸油处理主要有以下几种方法，加热浸油：把清除干净的烧结制品放入80～120℃热油中浸泡1小时。由于制品受热，连通孔隙中的空气膨胀，使一部分空气被排除。冷却后，剩余部分的空气又收缩，把油吸入到孔隙中。由于热油的流动性好，润滑性高，因而可有更多的油浸入到制品中。该浸油方法效率比普通浸油率高；真空浸油：把清理干净的烧结制品放入真空箱内，密封抽空至-720毫米Hg，然后向真空箱内放入机油，再加热至80℃，保持20～30分钟。由于制品连通孔隙中的空气被抽出，机油可在10分钟之内浸入制品中。这种方法浸油效率高、速度快。另一种形式，是先把放有制品的真空箱内的空气抽出，然后把预热过的油通入真空箱中，将制品覆盖起来，再使真空箱与大气接通，油即较快地浸入到制品孔隙中；普通浸油：把清洗干净的烧结制品放入机油中浸泡。油在制品的毛细管力作用下，浸入到制品的孔隙中。此法浸油效率低、浸油时间长，需几小时，用在含油率不高的制品中。根据止推环原料种类本发明可使用以上三种方式的任一种吗，最优的方法是选择使用加热浸油法，120度浸油20分钟。浸油完成后再进行浸防锈油，进一步在表面形成防锈层。

由于止推环大部分为金属材质，很少为非金属，故配料机一般采用数控式皮带秤自动配料机，其精度和要求足以满足粉末冶金生产的要求，对于大部分的金属材料和少量的非金属材料的混合，对混料机有特定的要求，混料机一般采用三维混料机，且混料时间一般不低于一小时，以保证混料均匀，使得微量的非金属材质能够均匀的混入金属材料当中。

对于成型设备2采用干粉液压机进行操作，干粉液压机压力范围从15-600MPa之间根据材料不同进行选择使用，并且需要根据工件的尺寸加入其中特定的物料量，干粉液压机内部具有可更换的模具，对于不同尺寸和外形的止推环可更换模具进行选择性使用，较传统工艺更换不同直径的钢管操作灵活性更高。

烧结设备3采用网带式烧结炉，为了保持工件平整且受热均匀，在烧结设备的网带上放置有耐火板，工件放置在耐火板上随网带进行运行烧结，通过预热和烧结操作后，进入冷却箱34，冷却箱外侧设置有夹层水冷却层，通入循环水进行冷却，且为了防止工件的高温氧化，需要对其进行隔绝氧气的操作，一般采用外接惰性气体进气管，通入惰性气体进行抗氧化保护。

整形设备4为机械力粉末成型机，由于经过了高温烧结以及冷却操作，工件内部结构变得稳定，但由于热胀冷缩的作用，工件尺寸会发生少量变化，对于油润滑密封件止推环而言，该形变不能满足其使用要求，故要对其进行进一步的整形，整形机械一般采用机械力或液压成型机，使用成型机内部的模具进行进一步压制整形。

热处理设备5为箱式炉，通过加热烧制使得工件表面变硬，达到止推环硬度要求，打磨设备6为磨床，通过磨床进行加工，去掉整形过程中保留的磨量，达到精准的尺寸要求。研磨设备7为震动研磨机，整形后的止推环使用研磨设备处理，使其表面更加光滑耐氧化，并方便后续的浸油处理。浸油设备8、二次浸油设备9为浸油机或小衬套浸油设备，通过两次浸油操作，增加了止推环的抗氧化和耐磨性能。

利用该大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺进行生产，其生产工艺包括以下步骤：

①采用数控式皮带秤自动配料机称量重量百分比为1.5％的电解铜粉、97.8％的预合金钢粉、0.6％的石墨粉和0.6％的润滑剂形成混合物料，称量完毕后将混合物料放入三维混料机中进行混合，混合60分钟；

②将混合后的混合物料放入成型设备2，使用干粉液压机压制成型，控制混合物料添加量使其密度大于等于7.05克每立方厘米，得到成型的止推环；

③将成型后的止推环放入烧结设备3中，控制温度在1120℃下烧结50分钟后冷却；其中成型后的止推环放入网带式烧结炉中，加工件在驱动辊31的带动下，依次通过预热箱32、烧结箱33以及冷却箱34，控制预热箱温度900℃，烧结箱内温度达到1120℃，控制驱动辊转速，使工件在烧结箱内运行50分钟，且在冷却箱内通入氮气加分解氨气氛，以保证其不被氧化；

惰性气体分解氨气氛为外接管路产生的气体输入冷却箱内，其制备过程为，在热处理炉中，将无水氨加热到一定温度，在催化剂的作用下，很容易分解成SH₂+N₂的气体，这一过程称为氨分解气氛，其性质为还原性和脱碳性。

而氨分解气氛的制备流程：原料气自氨瓶流入气化器受热气化，在反应罐中借助高温和催化剂的作用进行分解，分解产物自反应罐出来后再返回气化器，利用其余热加热液态氨。冷却后的分解产物经净化，除去残氨和水气，就得到可供使用的分解氨气氛。

④冷却后的止推环放入整形设备4中，使用机械力压力整形机进行整形，止推环两端面保留0.3mm磨量；

⑤将止推环放入热处理设备5中，使用箱式炉进行加热，控制其温度860℃下加热1.5小时，使其硬度达到HRC40-48；

⑥热处理并冷却后的止推环使用打磨设备6，磨床打磨平整，去除步骤④中保留的磨量；

⑦打磨后的止推环放入研磨设备7，震动研磨机内进行处理6小时；

⑧止推环放入浸油设备8内，在浸油机内控制温度120℃，浸油20分钟；

⑨浸油后的止推环放入二次浸油设备9内，在小衬套浸油机内的室温下浸防锈油30分钟,最后得到止推环成品。

首先称量物料并混合，通过高压力机械将物料压紧，从而工件初步成型，将工件放入烧结炉中烧结，使其内部结合稳固，经过冷却后使用压机进一步进行整形，以处理由于烧结带来的微小形变，整形完成后进行热处理使其表面变硬，再使用磨床加工部分模具无法形成或形成后精度不足的部分，采用机加工手段对工件进行精修后放入震动研磨机中进行涂层，最后进行浸油和浸防锈油，使工件表面形成防锈膜，可以满足工件盐雾试验的要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述生产工艺依次使用混合设备(1)、成型设备(2)、烧结设备(3)、整形设备(4)、热处理设备(5)、打磨设备(6)、研磨设备(7)、浸油设备(8)以及二次浸油设备(9)进行生产，最后得到成品(10)；并且采用以下步骤进行生产：

①采用混合设备(1)称取重量百分比为1.5％的电解铜粉、97.8％的预合金钢粉、0.6％的石墨粉和0.6％的润滑剂进行混合，混合60分钟；

②将混合后的混合物料放入成型设备(2)压制成型，使其密度大于等于7.05克每立方厘米，得到成型的带有凹槽的圆环形结构止推环；

③将成型后的止推环放入烧结设备(3)中，控制温度在1120℃下烧结50分钟后冷却；

④冷却后的止推环放入整形设备(4)中整形，止推环两端面保留0.3mm磨量；

⑤将止推环放入热处理设备(5)中，控制其温度860℃下加热1.5小时，使其硬度达到HRC40-48；

⑥热处理并冷却后的止推环使用打磨设备(6)打磨平整，去除步骤④中保留的磨量；

⑦打磨后的止推环放入研磨设备(7)内进行处理6小时；

⑧止推环放入浸油设备(8)内，控制温度120℃，浸油20分钟；

⑨浸油后的止推环放入二次浸油设备(9)内，室温下浸防锈油30分钟。

2.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述混合设备(1)包括配料机和混料机，配料机采用数控式皮带秤自动配料机，混料机采用三维混料机。

3.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述成型设备(2)为干粉液压机。

4.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述烧结设备(3)包括驱动辊(31)、预热箱(32)、烧结箱(33)以及冷却箱(34)。

5.根据权利要求1或4所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述烧结设备(3)为网带式烧结炉，网带上放置有耐火板，冷却箱(34)接有惰性气体进气管。

6.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述整形设备(4)为机械力粉末成型机。

7.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述热处理设备(5)为箱式炉。

8.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述打磨设备(6)为磨床。

9.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述研磨设备(7)为震动研磨机。

10.根据权利要求1所述的大功率工程机械油润滑密封件止推环生产工艺，其特征在于：所述浸油设备(8)、二次浸油设备(9)为浸油机。

Images