CN110997190B - 用于制造烧结部件的方法以及烧结部件 - Google Patents

Abstract

一种用于制造烧结部件的方法，包括：用于将包含金属粉末的基础粉末在模具中压缩成型并产生相对密度为88％以上的生坯的步骤；用于使用切削工具将槽部加工到生坯中从而在生坯中形成宽度为1.0mm以下的槽部的步骤；以及用于将形成有槽部的生坯进行烧结的步骤，该烧结步骤发生在用于形成槽部的步骤之后。

Description

用于制造烧结部件的方法以及烧结部件

技术领域

本发明涉及用于制造烧结部件的方法以及烧结部件。

本申请基于2017年8月4日提交的日本专利申请No.2017-152049并要求其优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

专利文献1公开一种涉及压制成形用模子的发明，其中，在用于叶片泵的转子的烧结模子(坯体)的外周上成型有凹部(槽部)。

专利文献1公开了设置有突出到模具的型腔内的多个扁平型芯，并且通过每个型芯形成凹部。

背景技术文献

[专利文献]

专利文献1：日本公开专利申请No.5-279709

发明内容

用于解决问题的手段

本发明的用于制造烧结部件的方法包括：通过将包含金属粉末的基础粉末压缩成型到金属模具中来制造相对密度为至少88％的生坯的步骤；通过用切削工具加工槽而在生坯中机加工出槽宽为1.0mm以下的槽部的步骤；以及在形成槽部的步骤之后将形成有槽部的生坯进行烧结的步骤。

对于本公开的烧结部件，相对密度为88％以上，并且槽部具有1.0mm以下的槽宽。

附图说明

图1是示出根据实施例的烧结部件的实例的示意性透视图。

图2示意性地示出制造根据实施例的烧结部件的方法中的机加工步骤。

图3示意性地示出制造根据实施例的烧结部件的过程中用于加工槽部的切削工具的实例。

图4是示出根据实施例的烧结部件的另一实例的示意性透视图。

具体实施方式

通过将诸如铁粉等金属粉末成型和烧结而制成的烧结部件被用于诸如汽车和工业机械等各种部件。通常，烧结部件是通过将包含金属粉末的基础粉末压缩并成型到金属模具中以形成生坯然后将该生坯进行烧结来制造的。烧结部件可以为具有槽部的形状。例如，这些烧结部件之一是用于例如叶片泵的转子。

用于叶片泵的转子具有呈放射状地形成在转子的外周面上的多个槽部，并且在每个槽部中可滑动地插入有叶片。

每个叶片随着转子旋转而从各槽部中放射状地突出，使得叶片的末端在滑动的过程中接触在凸轮环的内周面上，并且叶片的侧表面部在滑动的过程中接触在板材、泵壳等上。

传统上，当制造具有槽部的烧结部件(诸如用于叶片泵的转子)时，通过成型方法将槽部成型到生坯中。

专利文献1公开一种涉及压制成形用模子的发明，其中，在用于叶片泵的转子的烧结模子(坯体)的外周上成型有凹部(槽部)。

专利文献1公开了多个板形成为突出到模子中设置的模具型腔内的多个板状型芯，并且通过每个型芯形成凹部。

[本发明要解决的问题]

在具有槽部的烧结部件中，需要提高烧结部件的密度并使槽部缩窄。

通过使烧结部件致密化，可以提高刚性，并且通过抑制烧结部件的碎裂和断裂可以提高耐久性。

例如，在用于叶片泵的转子的情况下，可以使插有叶片的槽部的槽宽缩窄，从而减小了所使用的叶片的厚度。叶片变薄减小了叶片的末端与凸轮环的内周面之间以及叶片的侧表面与板材或泵壳之间的接触面积，从而减小了滑动阻力并且减小了泵损耗。

另外，如果槽部被抛光，则可以减少加工过程中的更换。然而，通过使用在模具上具有型芯的模子对模具进行成型在生坯中形成槽部的传统制造方法既难以实现烧结部件的高密度，又难以实现槽部的缩窄。

为了使烧结部件致密化，需要使烧结前的生坯致密化，这包括在对基础粉末进行压缩成型的过程中增加表面压力。

当表面压力增加时，作用在基础粉末上的压力增加，并且基础粉末的压力分布趋于在形成槽部的型芯的两侧上增加。这种压差分布破坏了型芯两侧上的压力平衡并增加了作用在型芯上的弯曲应力。要成型的生坯的高度(轴向长度)越大，越容易出现压力分布差异，并且作用在型芯上的弯曲应力越大。

另一方面，槽部的缩窄需要将用于形成槽部的型芯减薄。然而，当型芯减薄时，型芯的刚度降低，并且当表面压力增加时，过度的弯曲应力施加到型芯上，从而导致在压缩成型过程中型芯的变形和断裂。

因此，传统的制造方法要求将型芯的厚度设定为：使得即使增加表面压力并使生坯致密化，型芯也不会变形，从而因型芯的限制而限制了槽部的槽宽。

在通过传统的成型方法获得具有槽部的烧结部件的情况下，烧结部件的相对密度为约85％至86％，并且槽部的槽宽为约2.0mm。

因此，本发明旨在提供一种制造烧结部件的方法，其能够在使烧结部件致密化的同时形成具有窄槽宽的槽部。另一目的是提供一种致密但具有窄槽宽的烧结部件。

[本发明的效果]

本发明的制造烧结部件的方法能够在使烧结部件更致密的同时形成具有窄槽宽的槽部。本发明的烧结部件是致密的但具有窄槽宽。

[本发明的实施例的描述]

将描述本发明的实施例。

(1)一种根据本发明实施例的用于制造烧结部件的方法，该方法包括：

通过将包含金属粉末的基础粉末压缩到模具中来形成相对密度为88％以上的生坯的步骤；

通过用切削工具加工出槽而在生坯中形成槽宽为1.0mm以下的槽部的步骤；以及

在形成槽部的步骤之后将形成有槽部的生坯进行烧结的步骤。

根据上述用于制造烧结部件的方法，在作为后加工的加工过程中将槽部加工到烧结前的生坯中，而不是像过去那样通过成型步骤在生坯中形成槽部。

因此，在成型步骤中，对于用于形成槽部的型芯没有限制，并且可以通过增加表面压力使生坯致密化，并且可以容易地制造出相对密度为88％以上的高密度的生坯。

如果烧结前的生坯的相对密度为88％以上，则烧结后的烧结部件的相对密度为88％以上。在这里，“相对密度”指的是相对于真密度的实际密度([测得的密度/真密度]的百分比)。

真密度是构成生坯(烧结部件)的金属粉末的密度。在铁粉的情况下，真密度为7.874g/cm³，88％以上的相对密度即为6.93g/cm³以上。

另外，在加工过程中，因为在烧结前的生坯上加工出槽部，所以可以容易地形成槽宽为1.0mm以下的窄槽部。

在生坯中，仅通过成型方法使基础粉末固化，并且金属粉末的颗粒机械地彼此紧密附着。因此，生坯不像烧结后那样牢固地结合。

为此原因，当对烧结前生坯使用诸如铣刀等切削工具时，与对烧结后生坯使用切削工具相比，金属粉末的颗粒之间的结合更弱，切削更容易，并且生产率更高。

另一方面，当在烧结之后加工槽部时，因金属粉末的颗粒通过烧结牢固地结合在一起而难以切削，从而导致生产率降低。

要形成的槽部的槽宽可以通过所使用的切削工具来设定。

因此，制造烧结部件的方法可以在使烧结部件致密化的同时形成具有窄槽宽的槽部。

(2)制造烧结部件的方法的一方面在于，切削工具是在外周具有切削刃部的铣刀，并且在切削刃部的侧表面实质上不含退刀面。

可以使用合适的槽部切削工具来形成槽部，例如，可以适当地使用围绕外周具有切削刃部的铣刀。特别地，当利用在切削刃部的侧表面实质上不含退刀面的铣刀将生坯加工出槽时，可以减小槽部的内侧表面的表面粗糙度。

在这里，“切削刃部的侧表面实质上不存在退刀面”指的是侧表面上的退刀梯度为0°以上且0.15°以下。

认为槽部的内侧表面的表面粗糙度减小的原因如下。

当使用切削工具对生坯进行加工时，因为金属粉末的颗粒之间的结合较弱，所以利用切削刃部将金属粉末的颗粒削掉以形成槽部。

当通过切削刃部的前进形成槽部时，有时会从槽部的与切削刃部的侧表面面对的内侧表面掉出颗粒，从而导致颗粒在内侧表面上形成凹凸不平部。如果如上所述在切削刃部的侧表面上实质上没有退刀面，则因为在切削刃部的侧面与槽部的侧面之间没有逃逸空间并且没有用于从槽部的侧面掉下的颗粒的逃逸空间，所以切削刃部的表面的侧面会在切削刃部的内侧表面中推动颗粒。

因此，可以抑制颗粒在槽部的内侧表面中形成凹凸不平部，从而使内侧表面平滑并且减小了表面粗糙度。

具体地，当切削刃部的侧表面没有退刀面时，槽部的内侧表面的表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度)可以为5mm以下。

另一方面，如果在切削刃部的侧表面有退刀面，则在退刀面的位置处在切削刃部的侧表面与槽部的内侧表面之间形成有间隙，从而允许从槽部的内侧表面掉下来的颗粒逃逸掉，并且可能发生颗粒从内侧表面的掉落。

因此，槽部的内侧表面形成有因颗粒造成的凹凸不平部，并且内侧表面的表面粗糙度增加，例如，表面粗糙度Ra变成不小于8mm。

(3)作为用于制造烧结部件的方法的一方面，在形成槽部的步骤中，通过将生坯保持在夹具中来执行槽部加工，夹具具有约束面，该约束面被压靠在生坯的端表面上，切削工具是在该端表面上被拔出的。

将生坯保持在夹具中并执行槽部加工有利于机加工操作并且使机加工精度稳定。

例如，当从生坯的一个轴向端面到另一轴向端面形成槽部时，因为如上所述在生坯中金属粉末的颗粒之间的结合较弱，所以在生坯的拔出切削工具的端面处，槽部的开口刃容易碎裂。

因为夹具具有如上所述的约束面，所以可以在将夹具的约束面压靠在切削工具拔出侧的端面的情况下执行槽机加工。因此，可以有效地防止在切削工具拔出侧的端表面上发生碎裂。

(4)制造烧结部件的方法的一方面在于，夹具具有用于定位生坯的中心的定位机构。

如上所述的定位机构通过将生坯的轴心相对于夹具进行定位，提高了利用切削工具加工出的槽部的机加工精度。

(5)在制造烧结部件的方法的一个实施例中，切削工具是在外周具有切削刃部和侧表面的铣刀，并且侧表面相对于切削刃部所成的角度为0.15°以下，

在机加工步骤中，通过将生坯保持在夹具中来执行槽部加工，

夹具具有约束面，该约束面被压靠在生坯的拔出切削工具的端表面上，

可以想到夹具具有定位机构，以定位生坯轴线的中心。

上述方式的制造烧结部件的方法可以在使烧结部件更致密的同时形成具有窄槽宽的槽部。

(6)在根据本发明的实施例的烧结部件中，

相对密度为88％以上，槽部的槽宽为1.0mm以下，并且烧结部件是致密的但具有窄槽宽。

因为烧结部件的相对密度为88％以上且密度是高的，所以刚性高且耐久性优异。

槽部的槽宽为1.0mm以下，并且槽部的槽宽是小的。具有槽部的烧结部件的实例包括用于叶片泵的转子以及热沉。例如，在用于叶片泵的转子的情况下，插有叶片的槽部的槽宽可以缩窄，以减小所使用的叶片的厚度。

这减小了叶片的末端与凸轮环的内周面之间以及叶片的侧表面与板材、泵壳等之间的滑动阻力，从而减小了泵损耗。

例如，在热沉的情况下，因为槽部的槽宽是小的，所以可以增加单元面积的槽部数量。因此，通过增加热沉的表面面积并增加散热面积，可以提高热沉的散热性能。

(7)作为烧结部件的一个实施例，采用算术平均粗糙度Ra，槽部的内侧表面的表面粗糙度为5μm以下。

槽部的内侧表面的内侧表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度)为5μm以下，并且内侧表面是平滑的。例如，在用于叶片泵的转子的情况下，因为槽部的内侧表面的表面粗糙度是小的，所以可以减小插入到槽部中的叶片的滑动阻力，并且叶片易于滑动。在这里，“算术平均粗糙度Ra”是根据JIS B 0601-2001测量的值。

(8)烧结部件的一方面在于，烧结部件的轴向长度为6mm以上。

烧结部件在轴向上的长度(高度)为6mm以上，这扩大了烧结部件的使用范围。

在用于叶片泵的转子的情况下，因为轴向长度为6mm以上，所以可以增加泵容量并减小转子直径，从而使泵小型化。

(9)烧结部件的一方面在于，烧结部件是用于叶片泵的转子。

根据上述实施例的烧结部件具有高的密度但窄的槽宽，因此适合用在例如用于叶片泵的转子中。由上述实施例的烧结部件制成的用于叶片泵的转子具有高的刚度和耐久性，并且因为槽部的槽宽是窄的，所以插入到槽部中的叶片可以被减薄，以减小由于叶片与凸轮环之间以及叶片与板材和泵壳之间的滑动接触阻力引起的泵损耗。

另外，如果槽部被抛光，则可以减少加工过程中的更换。

(10)在烧结部件的一个实施例中，烧结部件包括形成有槽部的具有圆柱形状的第一表面、与第一表面相连的第二表面以及与第二表面背对的第三表面。槽部从第二表面连通至第三表面，并且槽部具有底表面和两个内侧表面。内侧表面相对于与底表面垂直且穿过底表面与内侧表面之间的交叉线的平面所成的角度为0.15°以下。

上述槽部的槽宽为0.3mm以上且1.0mm以下，

通过使用算术平均粗糙度Ra，内侧表面的表面粗糙度为5μm以下。

烧结部件的轴向长度为6mm以上，槽部的深度为2mm以上。

根据上述实施例的烧结部件具有高的密度但窄的槽宽。

[本发明的实施例的详细说明]

下面将参考附图来描述根据本发明的用于制造烧结部件的方法以及烧结部件的实例。附图中相同的附图标记表示相同的名称。本发明不限于这些实例，并且旨在包括权利要求及其等同物的含义和范围内的所有修改。

<烧结部件的制造方法>

根据实施例的制造烧结部件的方法是一种制造具有槽部的烧结部件的方法，方法包括以下步骤：

1.成型步骤：通过金属模具将包含金属粉末的基础粉末压缩和成型，以形成相对密度为88％以上的生坯。

2.机加工步骤：用切削工具将生坯加工出槽，以形成槽宽为1.0mm以下的槽部。

3.烧结步骤：在加工之后，对生坯进行烧结。下面将详细描述每个过程。

在下文中，将描述制造如图1所示的烧结部件1的实例。图1所示的烧结部件1是用于叶片泵的转子，并且是在轴心形成有轴孔2的圆筒形状。烧结部件1具有槽部3，该槽部3沿着轴向从一个端表面连通至另一个端表面。

在该实例中，多个槽部3放射状地布置在外周面上，并且板状叶片(未示出)可滑动地插入到每个槽部3中。

(成型步骤)

<金属粉末>

用作基础粉末的金属粉末是形成烧结部件的主要材料，并且各种金属粉末包括例如主要成分是铁的铁合金或者铁(铁系材料)、主要成分是铝的铝合金或者铝(铝系材料)以及主要成分是铜的铜合金或者铜(铜系材料)。

在用于叶片泵的转子的情况下，通常使用纯铁粉或铁合金粉末。

在本文中，术语“主要成分”意味着构成成分包含50质量％(质量百分比)以上、优选地80质量％以上且更优选地88质量％以上的该元素。

铁合金包括至少一种选自Cu、Ni、Sn、Cr、Mo和C的合金元素。该合金元素有助于改善铁系材料制成的烧结部件的机械特性。

在合金元素中，Cu、Ni、Sn、Cr和Mo的含量合计为0.5质量％以上且6.0质量％以下，并且进一步为1.0质量％以上且3.0质量％以下。C的含量应为0.2质量％到2.0质量％，并且进一步为0.4质量％到1.0质量％。

另外，可以将铁粉用作金属粉末，并且可以将合金元素的粉末(合金粉末)添加到该粉末中。

在这种情况下，金属粉末的构成成分在基础粉末的阶段是铁，但是在随后的过程中通过烧结与合金元素发生反应而使铁合金化。

基础粉末中的金属粉末(包括合金粉末)的含量例如为90质量％以上且更优选地95质量％以上。

例如，可以使用通过水雾化法、气体雾化法、羰基法、还原法等制造的金属粉末。

例如，金属粉末的平均粒径可以为20μm以上，并且进一步为50μm以上且150μm以下。

通过将金属粉末的平均粒径设定在上述范围内，可以容易地进行处理且容易地进行压缩。

此外，通过将金属粉末的平均粒径设定为20μm以上，易于确保基础粉末的流动性。通过将金属粉末的平均粒径设定为150μm以下，易于获得致密组织的烧结成分。

金属粉末的平均粒径被定义为构成金属粉末的颗粒的平均粒径，并且被定义为由激光衍射粒径分布测定装置测定的粒径分布的累积体积为50％的粒径(D50)。在该实例，铁粉被用作金属粉末，并且其平均粒径为100μm。

在基础粉末中，可以添加内部润滑剂，以抑制金属粉末卡在模子上或改善生坯的成形性。内部润滑剂的实例包括如硬脂酸锌和硬脂酸锂等脂肪酸金属盐以及如酰胺硬脂酸酯和酰胺乙烯基二硬脂酸酯(amide ethlene bistearate)等脂肪酸酰胺。内部润滑剂的添加量例如不小于0.1质量％但不大于1.0质量％，不大于0.5质量％。

通过减少内部润滑剂的添加量，可以提高基础粉末中所含的金属粉末的比率，并且易于形成相对密度为88％以上的生坯。

假设原料的全部粉末的100质量％没有内部润滑剂，内部润滑剂的添加量是润滑剂与原料粉末的比率。

另外，可以将有机粘结剂作为成型助剂添加到基础粉末中。

有机粘结剂的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚乙烯醇、乙酸乙烯酯、石蜡、各种蜡等。根据需要，可以添加或不添加有机粘结剂。

<压缩成型>

例如，在压缩成型中，所使用的模子包括形成有型腔的模具以及与模具的顶部和底部相对地定位并插入到型腔中的上、下冲头，通过加压机从顶部和底部进行冲压，将填充到型腔中的基础粉末进行压缩，以产生生坯10(见图2的上半部分)。

在该实施例中，如图2所示，在作为后加工的机加工步骤期间，在生坯10中形成槽部3。因此，槽部3不是在成型步骤过程中形成在生坯10中的。因此，生坯10的形状为没有槽部。

在成型步骤中制造的生坯10具有在轴心形成有轴孔2的圆筒形状，并且具有除了槽部3之外与烧结部件1(见图1)相对应的形状。当使用模子将轴孔2成型到生坯10中时，将型芯棒放置在型腔中，以形成轴孔2。

要成型的生坯10的高度(轴向长度)取决于烧结部件1的应用。然而，在用于叶片泵的转子的情况下，例如上述高度可以为6mm以上且40mm以下。

模子的内侧表面(诸如模具的内周)可以涂有外部润滑剂，以防止金属粉末卡在模子上。外部润滑剂的实例包括如硬脂酸锌和硬脂酸锂等脂肪酸金属盐以及如酰胺硬脂酸酯和酰胺乙烯基二硬脂酸酯等脂肪酸酰胺。

<成型条件>

设定压缩成型时的表面压力以获得相对密度为88％以上的生坯10，并且例如上述表面压力可以为600MPa以上，优选为1000MPa以上，并且进一步为1500MPa以上。高的表面压力允许实现生坯10的高密度以及生坯10的高相对密度。

表面压力的上限没有特别限制，但是从制造的角度出发，例如该上限可以为1200MPa以下。生坯10的相对密度优选为例如92％以上、以及93％以上。

(机加工步骤)

在机加工步骤中，在烧结之前将槽部机加工到生坯10中(见图2的下半部分)。槽部加工使用如图2所示的切削工具40以在生坯10的外周面上形成槽部3。

在该实施例中，如图2的下半部分中所示，使滚动的切削工具40沿着生坯10的轴向移动，以便用切削刃部41来切削生坯10，以形成在生坯10的第二表面12与第三表面13之间(从图2的上端面到下端面)连通的槽部3。

要形成的槽部3的槽宽应为1.0mm以下，且优选地为0.7mm以下。

无论尺寸如何，槽宽的下限应为例如0.3mm以上。

要形成的槽部3的深度应为2mm以上，并且优选地为3mm以上。

在这里，槽部3的深度是从第一表面11到底表面32的距离。

优选地，槽部3的深度与槽宽的比率(深度/槽宽)为8以上。更优选地，使用9以上。

当槽部3的深度与槽宽的比率增大时，难以用模子形成槽部3。然而，在根据本公开的槽部加工中，可以形成槽部3。

在用模子压缩槽宽为0.5mm且深度为5.0mm的槽部3时，当制造20,000件成型产品时，用于形成槽部3的模子发生了变形。

在用模子压缩槽宽为0.94mm且深度为7.5mm的槽部3时，当制造100,000件成型产品时，用于形成槽部3的模子发生了变形。

在本公开的成型步骤中，即使当制造300,000件成型产品时，模子也没有变形，并且可以在随后的加工过程中对槽部3进行加工而没有任何问题。

<切削工具>

形成槽部3的切削工具40可以是任何合适的槽部切削工具，包括例如围绕外周具有切削刃部的铣刀(见图3)。

例如，将硬质合金、高速工具钢、金属陶瓷等用作切削工具40的材料。

参见图3，将描述切削工具40。图3所示的切削工具40是在其外周具有切削刃部41的盘形铣削工具(所谓的金属锯)。

切削工具40具有例如20mm至300mm的外径D。

在切削工具40的中心处设置有凸台孔42，并且机器的主轴(未示出)被插入到凸台孔42中，由此切削工具40随着主轴旋转而旋转。

当切削工具40执行槽部加工时，所形成的槽宽由切削工具40的厚度t确定，并且厚度t是1.0mm以下，并且优选地为0.7mm以下。

此外，在图3所示的切削工具40中，厚度t从切削刃部41的端部朝向中心基本上是恒定的，并且两侧是平坦的。具体地，切削刃部41的侧面退刀梯度(相对于穿过切削刃部41的外周的径向平行直线而言的侧面角度)为0.15°以下，以及0.12°以下。

在图3所示的切削工具40的情况下，外径D为50mm，切削刃部41的末端处的厚度为0.498mm，位于从切削刃部41的末端向内9mm处的部分的厚度为0.467mm，并且切削刃部41的每一侧的退刀梯度为0.0987°。

即，切削工具40是在切削刃部41的侧面实质上不含退刀面的铣刀。

当使用切削工具在生坯中进行槽部加工时，构成生坯的金属粉末的颗粒被切削刃部切削，从而被削掉，以形成槽部。

当使用如图3所示的在切削刃部的侧表面实质上没有退刀面的铣刀将生坯加工出槽时，因为在切削刃部的侧表面与槽部的内侧表面之间没有间隙并且对于从槽部的内侧表面掉下的颗粒没有逃逸责任，所以切削刃部的侧表面上的颗粒被切削刃部的侧表面推入。

因此，可以抑制颗粒在槽部的内侧表面上形成凹凸不平部，从而使内侧表面平滑并且减小了内侧表面的表面粗糙度。

在本实例中，在切削刃部的侧面实质上没有退刀面，并且相对于切削刃部厚度的中心线，切削刃部末端侧的厚度与从切削刃部的刃部向内位于切削刃部的深度处的部分的厚度之间的差异小于金属粉末的粒径，例如，为金属粉末的平均粒径的1/2以下、1/3以下或者甚至1/5以下。

另一方面，如果在切削刃部的侧面有退刀面，则在退刀面的位置处，在切削刃部的侧表面与槽部的内侧表面之间形成有间隙，从而允许从槽部的内侧表面掉下来的颗粒逃逸，并且可能发生颗粒从内侧表面的掉落。

因此，槽部的内侧表面形成有因颗粒造成的凹凸不平部，从而增加了内侧表面的表面粗糙度。

当切削刃部的侧表面实质上没有退刀面时，槽部的内侧表面的表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度)可以为5μm以下并且进一步为3μm以下。

此外，槽部的内侧表面的表面粗糙度Rz(最大高度)可以小于构成生坯的金属粉末的粒径，例如，为金属粉末的平均粒径的1/4以下，并且具体地为25μm以下，以及12.5μm以下。

另一方面，当在切削刃部的侧表面有退刀面时，例如，槽部的内侧表面的表面粗糙度Ra为8μm以上。

在这种情况下，表面粗糙度Rz等于金属粉末的粒径，例如为50μm以上。“算术平均粗糙度Ra”和“最大高度Rz”是根据JIS B0601-2001测量的值。

<夹具>

如图2所示，从机加工精度和可加工性的角度出发，优选地通过将生坯10保持在夹具50中来执行槽部加工。

图2所示的夹具50是圆筒形状的并且具有约束面51和定位机构52，约束面51被压靠在端表面(下端表面)上，生坯10的切削工具40从该端表面引出，定位机构52定位生坯10的轴心。

在该实例中，定位机构52包括从生坯10的轴孔2穿过的轴521和将生坯10固定到夹具50的螺母522。

轴521在夹具50的一端侧与约束面51垂直地突出并且形成为与轴孔2的直径相对应。夹具50的中心轴线和轴521的中心轴线是同轴的。

当压坯10被安装到夹具50上时，生坯10的下端表面指向夹具50的约束面51。在将夹具50的轴521插入到生坯10的轴孔2中之后，将螺母522紧固至轴521，以将生坯10固定到夹具50上。这允许生坯10被保持在夹具50(轴521)上并利用螺母522压靠在生坯10的上端表面上，以将下端表面压靠在约束面51上。

另外，当将夹具50的轴521插入到生坯10的轴孔2中时，生坯10的轴心可以相对于夹具50被定心和定位。

如图2的下半部分中所示，通过在将夹具50的约束面51压靠在切削工具40引出侧的端表面上的状态下执行槽部加工，可以有效地抑制槽部3在切削工具40引出侧的端表面处的开口刃中发生缺陷。

此外，通过定位机构52(轴521和螺母522)，生坯10的轴心相对于夹具50被定心和定位，使得提高了通过切削工具40加工槽部3的加工精度。

定位机构52可以包括例如用于抓握生坯10的外周面(但不是槽部)的夹持部或嵌入(in-line)机构。

在该实施例中，使旋转的切削工具40沿着生坯10的轴向移动，以在生坯10的外周面上形成一个槽部3，然后转动夹具50以改变生坯10的取向，使得以预定的间隔顺次地形成槽部3。在该实例中，当在首个生坯10上执行槽部加工时，切削工具40借助各夹具50切削生坯10。

例如，可以通过利用多个切削工具在生坯上同时执行多个槽部加工来缩短加工时间。

(烧结步骤)

在烧结步骤中，对形成有槽部的生坯进行烧结。

通过烧结生坯，金属粉末的颗粒彼此接触以获得烧结部件1(见图1)。生坯的烧结取决于金属粉末的组成而处于条件已知的情况。

例如，在金属粉末是铁系材料的情况下，烧结温度可以例如为1100℃以上且1400℃以下，并且进一步为1200℃以上且1300℃以下。例如，烧结时间可以为15分钟以上且150分钟以下，并且进一步为20分钟以上且60分钟以下。

当生坯被烧结时，因烧结导致体积收缩或发生相变。因此，在将烧结前坯体与烧结部件进行比较时，烧结部件的相对密度略高或者槽部的槽宽略小。然而，差异在误差范围内，并且相对密度和槽部的槽宽实质上是相同的。

在烧结步骤之后，可以根据需要执行各种后处理，如校形(sizing)、精加工和热处理。

<烧结部件>

根据本实施例的烧结部件可以通过上述制造烧结部件的方法来制造，并且是具有槽部3的烧结部件1(见图1)。

烧结部件1具有形成有槽部3的第一表面11、与第一表面11相连的第二表面12以及与第二表面12相反的第三表面13。

槽部具有与第一表面相连的两个内侧表面31和底表面32。

槽部3从第二表面12连通至第三表面13。本实施例的烧结部件1的相对密度为88％以上且槽部3的槽宽为1.0mm以下。

(相对密度)

因为烧结部件1的相对密度为88％以上，所以密度高、刚性好且耐久性优异。

优选地，相对密度为90％以上，并且更优选地为93％以上。

(槽部的宽度)

因为槽部3的槽宽为1.0mm以下，所以槽部3的槽宽是窄的。如果烧结部件1是用于叶片泵的转子，则插有叶片的槽部3的宽度是窄的，使得可以减小所使用的叶片的厚度。这减小了叶片的末端与凸轮环的内周面之间以及叶片的侧表面与板材、泵壳等之间的滑动阻力，从而减小了泵损耗。

优选地，槽部3的宽度为0.7mm以下。

槽宽的下限可以是任何特定的但可以是例如0.3mm以上。在这里，槽宽是在与底表面32交叉的位置处两个相反的内侧表面31之间的距离。

(槽部的深度)

槽部3的深度为2mm以上，使得槽部3的深度是深的。

当烧结部件1是用于叶片泵的转子时，插有叶片的槽部3的深度增加了泵的排放速率。

优选地，槽部3的深度为3mm以上。

在这里，槽部3的深度是从第一表面11到底表面32的距离。

(槽部的内侧表面与底表面之间的角度)

内侧表面31相对于穿过底表面32与内侧表面31之间的交叉线且与底表面32垂直的平面所成的角度为0.15°以下，并且进一步为0.12°以下。

在这里，该角度是在从底表面32朝向第一表面11时两个内侧表面31的距离增加的方向上。

(槽部的内侧表面的表面粗糙度)

此外，优选的是，通过使用算术平均粗糙度Ra，槽部3的内侧表面的表面粗糙度为5μm以下，并且进一步为3μm以下。

因为槽部3的内侧表面的表面粗糙度Ra为5μm以下，所以内侧表面是平滑的。因为槽部3的内侧表面的表面粗糙度是小的，所以在用于叶片泵的转子的情况下，插入到槽部3中的叶片的滑动阻力减小，并且叶片容易滑动。此外，存在着槽部3的内侧表面的表面粗糙度是最大高度Rz的情况，例如为25μm以下，并且进一步为12.5μm以下。表面粗糙度可以通过与槽部3平行地切削烧结部件1以使得槽部3的内侧表面露出，来进行测量。

(轴向长度)

烧结部件1的轴向长度(高度)可以例如为6mm以上。在用于叶片泵的转子的情况下，因为轴向长度为6mm以上，所以可以增大泵容量并减小转子直径，从而使泵小型化。

轴向长度的上限没有特别限制，但例如为40mm以下。

[功能与效果]

在根据上述实施例的制造烧结部件的方法中，因为在成型步骤中将烧结前生坯加工出槽以形成槽部，所以没有传统上的对用于在成型步骤中形成槽部的型芯的限制，并且可以增加压缩成型过程中的表面压力。

因此，可以通过增加表面压力来增加生坯的密度，并且容易制造相对密度为88％以上的高密度的生坯。

另外，在加工过程中，因为在烧结前生坯上执行槽部加工，所以可以容易地形成具有1.0mm以下的窄槽宽的窄槽部。因此，本实施例的制造烧结部件的方法能够在使烧结部件致密化的同时形成具有窄槽宽的槽部。

根据上述实施例的烧结部件具有高的密度但窄的槽部。

因为烧结部件的相对密度为88％以上并且密度是高的，所以是刚性且耐用的。槽部的槽宽为1.0mm以下，并且槽部的槽宽是小的。

本实施例的烧结部件适合用于例如用于叶片泵的转子。

在上述实施例中，已经描述了烧结部件是用于叶片泵的转子的情况。然而，本发明不限于此，具有槽部的烧结部件可以用于诸如汽车或工业机械等各种部件。例如，热沉可以构造成如图4所示烧结部件1。

在热沉的情况下，因为槽部3的槽宽是小的，所以可以增加单位面积槽部3的数量，从而可以增加表面积并提高热沉的散热性能。

在热沉的情况下，金属粉末包括具有高导热率的铝系或铜系材料。

附图标记

1 烧结部件

10 生坯

11 第一表面

12 第二表面

13 第三表面

2 轴孔

3 槽部

31 内侧表面

32 底表面

40 切削工具

41 切削刃部

42 凸台孔

50 夹具

51 约束面

52 定位机构

521 轴

522 螺母

Claims (9)

1.一种用于制造烧结部件的方法，所述方法包括：

通过将包含金属粉末的基础粉末压缩成型到金属模具中来制造相对密度为至少88％的生坯的步骤；

通过用切削工具加工槽而在所述生坯中机加工出槽宽为1.0mm以下且深度为2mm以上的槽部的步骤；以及

在形成所述槽部的步骤之后将形成有所述槽部的所述生坯进行烧结的步骤，

其中，所述烧结部件是叶片泵的转子，并且所述槽部用于插入叶片；并且

所述烧结部件的成分由不少于88质量％的铁、至少一种选自Cu、Ni、Sn、Cr、Mo和C的合金元素以及任何不可避免的杂质构成，Cu、Ni、Sn、Cr和Mo的含量合计为0.5质量％以上且6.0质量％以下；C的含量为0.2质量％到2.0质量％。

2.根据权利要求1所述的用于制造烧结部件的方法，

其中，所述切削工具是在外周具有切削刃部的铣刀，并且侧表面上的退刀梯度为0°以上且0.15°以下。

3.根据权利要求1或2所述的用于制造烧结部件的方法，

其中，在形成所述槽部的步骤中，通过将所述生坯保持在夹具中来执行槽部加工，并且

所述夹具具有约束面，所述约束面被压靠在所述生坯的端表面上，所述切削工具是在所述端表面上被引出来的。

4.根据权利要求3所述的用于制造烧结部件的方法，

其中，所述夹具具有定位机构，所述定位机构用于定位所述生坯的轴心。

5.根据权利要求1所述的用于制造烧结部件的方法，

其中，所述切削工具是在外周具有切削刃部和侧表面的铣刀，并且所述侧表面相对于与径向平行且穿过所述切削刃部的外周缘的直线所成的角度为0.15度以下，

在形成所述槽部的步骤中，在将所述生坯保持在夹具中的同时加工所述槽部，

所述夹具具有约束面，所述约束面被压靠在所述生坯的端表面上，所述切削工具是在所述端表面上被引出来的，并且

所述夹具具有定位机构，所述定位机构用于定位所述生坯的轴心。

6.一种相对密度为88％以上的烧结部件，所述烧结部件包括：

槽宽为1.0mm以下且深度为2mm以上的槽部；

其中，所述烧结部件是叶片泵的转子，并且所述槽部用于插入叶片；并且

所述烧结部件的成分由不少于88质量％的铁、至少一种选自Cu、Ni、Sn、Cr、Mo和C的合金元素以及任何不可避免的杂质构成，Cu、Ni、Sn、Cr和Mo的含量合计为0.5质量％以上且6.0质量％以下；C的含量为0.2质量％到2.0质量％。

7.根据权利要求6所述的烧结部件，

其中，采用算术平均粗糙度Ra，所述槽部的内侧表面的表面粗糙度为5μm以下。

8.根据权利要求6或7所述的烧结部件，

其中，所述烧结部件在轴向上的长度为6mm以上。

9.根据权利要求6所述的烧结部件，所述烧结部件进一步包括：

形成有槽部的具有圆柱形状的第一表面；

与所述第一表面相连的第二表面；以及

与所述第二表面相反的第三表面，

其中，所述槽部从所述第二表面连通至所述第三表面，

所述槽部具有底表面和两个内侧表面，

所述内侧表面相对于与所述底表面垂直且穿过所述底表面与所述内侧表面之间的交叉线的平面所成的角度为0.15度以下，

所述槽部的槽宽为0.3mm以上，

通过使用算术平均粗糙度Ra，所述内侧表面的表面粗糙度为5μm以下，

所述烧结部件的轴向长度为6mm以上。

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