CN113523285A - 一种粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，属于粉末冶金技术领域，包括以下依次进行的步骤：混料、成形、一次烧结、油浸、整形、一次机加工、二次烧结、二次机加工、热处理和精加工得到粉末冶金高密度多排齿链轮。本发明通过第一次的低温烧结，然后对链轮进行机加工，再二次高温烧结后再进行机加工，减少车削刀具的磨损，提高刀具使用寿命，生产成本降低；低温烧结的链轮在机加工时车削残渣为粉状结构，不易在齿侧形成大的毛刺，生产效率高。

Description

一种粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法。
背景技术
粉末冶金齿轮是各种汽车发动机中普遍使用的粉末冶金零件，链轮是其中一种常见的齿轮，传统的链轮是单排齿结构，几乎没有齿部车削工序。但是发动机曲轴上需要安置两个链轮，成本较高，同时分体结构对正时角度的精确度是有影响的。当前，部分发动机厂家已经将原有的单排齿设计变更为多排齿结构。曲轴链轮对齿轮强度要求较高，所以产品密度在7.0g/cm3乃至7.2g/cm3以上。传统工艺对粉末冶金的链轮采取硬加工的模式，而如此高的密度对齿部车削带来很大难度，并且齿部断续车削效率极低，刀具频繁损坏，刀具寿命极低，几乎无法批量生产。普通刀具生产寿命极短，成本很高；另一方面，硬加工模式会产生大的毛刺，非常难去除，影响产品品质。
发明内容
技术问题：针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法提高生产效率，降低生产成本。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，依次包括以下步骤：
S1、混料：按质量百分比将粉末原料混合均匀；
S2、成形：将混料后的粉末原料进行模压成形得到链轮生坯；
S3、一次烧结：将所述链轮生坯置于烧结炉中进行烧结；
S4、油浸：将链轮浸防锈油；
S5、整形：将浸过油的烧结态链轮置于模具中，再次加压，对链轮的尺寸公差进行修正；
S6、一次机加工：对链轮的齿槽进行粗加工；
S7、二次烧结：将链轮置于烧结炉中进行烧结；
S8、二次机加工：对链轮的齿槽进行精车加工，满足尺寸要求；
S9、热处理：将所述链轮置于热处理炉中保温，然后在炉中经过油淬，随后将链轮置于回火炉中进行回火；
S10、精加工：对链轮进行精加工，满足链轮尺寸和外观要求。
优选的，所述步骤S1中按质量百分比将下述原料混合均匀：C：0.6～0.8％，Cu：1N2％，Ni：1.3～2.0％，Mo：0.3～0.6％，粉末润滑剂：0.5～0.8％，Fe：余量。
优选的，所述步骤S2中模压压制压强为500～800MPa，成形密度为7.25～7.4g/cm3。
优选的，所述步骤S3中烧结温度为750～950℃，并在保护气氛中进行保温，保温时间大于等于25分钟，使得链轮生坯颗粒间形成薄弱烧结颈。
优选的，所述步骤S4中还包括刷毛边：对链轮齿部进行摩擦，去除齿部多余的毛刺；所述链轮浸没在防锈油中时长在6秒以上。
优选的，所述步骤S6中利用CNC车床来进行粗车机加工，CNC车床转速为400～600R/MIN，走刀量为0.03～0.05mm；所述粗车机加工后进行烘油：在连续炉中加热，温度为280～400℃，起到烘干去除油污的作用。
优选的，所述步骤S7中烧结温度为1110～1140℃，并在保护气氛中进行保温，保温时间大于等于25分钟。
优选的，所述步骤S8中利用CNC车床来进行精车机加工，CNC车床转速700～1000R/MIN，走刀量0.02～0.06mm。
优选的，所述步骤S9还包括清洗：将油淬后的链轮在碳氢清洗机中进行清洗；所述热处理炉处理温度为800～900℃，保温时间大于等于2小时；所述回火温度为170～190℃，回火时间为1～2小时。
优选的，所述步骤S10包括以下步骤：
S10.1、震动研磨：利用研磨机对链轮表面进行研磨；
S10.2、车削内径：车削链轮内径，达到链轮内径公差要求；
S10.3、二次整形：将链轮置于模具中，再次加压，去除链轮齿侧及齿根的毛刺；
S10.4、洗净：将链轮表面洗净并干燥；
S10.5、油浸：将链轮浸防锈油。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、通过第一次的低温烧结，产品的烧结颈还比较薄弱，然后对链轮进行机加工，再二次高温烧结后再进行机加工，减少车削刀具的磨损，提高刀具使用寿命，生产成本降低；2、低温烧结的链轮在机加工时车削残渣为粉状结构，不易在齿侧形成大的毛刺，生产效率高。
附图说明
图1是本发明实施例双排齿链轮结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，安装在发动机曲轴上的粉末冶金高密度链轮，具有双排齿结构，这种粉末冶金高密度双排齿链轮的制备方法，依次包括以下步骤：
1、混料：按质量百分比将下述原料混合均匀：C：0.7％，Cu：1.43％，Ni：1.64％，Mo：0.48％，粉末润滑剂：0.6％，Fe：余量。
2、成形：将混料后的粉末原料在模具中进行模压成形得到链轮生坯，模压压制压强为700MPa，成形密度为7.33g/cm3。
3、一次烧结：将链轮生坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为890℃左右，并在保护气氛中进行保温，保温时间为30分钟，使得链轮生坯颗粒间形成薄弱烧结颈。
4、刷毛边：利用旋转的钢丝刷在链轮齿部进行摩擦，去除齿部多余的毛刺。
5、油浸：将链轮浸防锈油，浸没在油品中10秒后拿出，防锈油选用CRC3.36。
6、整形：将浸过油的烧结态链轮置于模具中，再次加压，压强720MPa，对链轮的尺寸公差进行修正。
7、一次机加工：对链轮的齿槽进行粗加工，利用CNC车床来进行粗车机加工，CNC车床转速为500R/MIN，走刀量为0.04mm，车刀车削链轮中间部分形成槽，链轮形成双排齿结构(根据产品需求，可车出三排齿或不对称的双排齿等不同多排齿链轮结构)。
8、烘油：将链轮在连续炉中加热，加热温度为350℃，烘干去除链轮油污，防止烧结过程多余的油污析出，导致外观不良。
9、二次烧结：将链轮置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1120℃，并在保护气氛中进行保温，保温时间为30分钟，使得生坯颗粒间形成烧结颈。
10、二次机加工：利用CNC车床对链轮的齿槽进行精车加工，CNC车床转速900R/MIN，走刀量0.03mm，使链轮满足尺寸要求。
11、热处理：将链轮置于热处理炉中保温，温度为850℃，保温时间位3小时，然后在炉中经过油淬，然后将油淬后的链轮在碳氢清洗机中进行清洗，去除多余油污，随后将链轮置于回火炉中进行回火，回火温度为180℃，回火时间为1小时。
12、震动研磨：在研磨机中放入磨料，通过机器震动带动磨料震动，磨料在产品表面来回碰撞摩擦，改善产品外观。
13、车削内径：车削链轮内径，矫正因热处理导致的内径变形，达到链轮内径公差要求。
14、二次整形：将链轮置于模具中，再次加压，去除链轮齿侧及齿根的毛刺。
15、洗净：将链轮表面洗净，去除零件表面残留的切削液、磨削液等污染物，确保清洁度合格后在干燥机中干燥处理。
16、油浸：将链轮浸防锈油，防锈油选用CRC3.36，防止成品生锈。
原理：
低温烧结产品的烧结颈还比较薄弱，铁粉颗粒之间还未完全融合，车削时，刀具不容易磨损，且容易车削，尤其适合车削量较大的产品。与传统的硬加工相比较，其车削残渣为粉状结构，不易在齿侧形成大的毛刺。而硬加工的车削残渣为连续状，产品延展性能提高了，容易在齿根形成毛刺。同时正常烧结的产品硬度(HRB75以上)和强度明显增加，产生的毛刺较低温烧结的产品要硬，所以较难去除。
车削效率方面对比：
原烧结硬车削：产品车削量大，且为断续车削，刀具磨损过快，平均每15个产品换一把刀具，班产能不足100pcs。
本发明预烧结品：适应大车削量的要求，由于刀具磨损慢，可以保证500pcs不换刀，所以班产能提升到700pcs。同时，由于毛刺基本无残留，可大大降低生产成本。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、混料：按质量百分比将粉末原料混合均匀；
S2、成形：将混料后的粉末原料进行模压成形得到链轮生坯；
S3、一次烧结：将所述链轮生坯置于烧结炉中进行烧结；
S4、油浸：将链轮浸防锈油；
S5、整形：将浸过油的烧结态链轮置于模具中，再次加压，对链轮的尺寸公差进行修正；
S6、一次机加工：对链轮的齿槽进行粗加工；
S7、二次烧结：将链轮置于烧结炉中进行烧结；
S8、二次机加工：对链轮的齿槽进行精车加工，满足尺寸要求；
S9、热处理：将所述链轮置于热处理炉中保温，然后在炉中经过油淬，随后将链轮置于回火炉中进行回火；
S10、精加工：对链轮进行精加工，满足链轮尺寸和外观要求。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中按质量百分比将下述原料混合均匀：C：0.6～0.8％，Cu：1～2％，Ni：1.3～2.0％，Mo：0.3～0.6％，粉末润滑剂：0.5～0.8％，Fe：余量。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中模压压制压强为500～800MPa，成形密度为7.25～7.4g/cm3。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中烧结温度为750～950℃，并在保护气氛中进行保温，保温时间大于等于25分钟，使得链轮生坯颗粒间形成薄弱烧结颈。
5.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括刷毛边：对链轮齿部进行摩擦，去除齿部多余的毛刺；所述链轮浸没在防锈油中时长在6秒以上。
6.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中利用CNC车床来进行粗车机加工，CNC车床转速为400～600R/MIN，走刀量为0.03～0.05mm；所述粗车机加工后进行烘油：在连续炉中加热，温度为280～400℃，起到烘干去除油污的作用。
7.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中烧结温度为1110～1140℃，并在保护气氛中进行保温，保温时间大于等于25分钟。
8.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S8中利用CNC车床来进行精车机加工，CNC车床转速700～1000R/MIN，走刀量0.02～0.06mm。
9.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S9还包括清洗：将油淬后的链轮在碳氢清洗机中进行清洗；所述热处理炉处理温度为800～900℃，保温时间大于等于2小时；所述回火温度为170～190℃，回火时间为1～2小时。
10.根据权利要求1所述的粉末冶金高密度多排齿链轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S10包括以下步骤：
S10.1、震动研磨：利用研磨机对链轮表面进行研磨；
S10.2、车削内径：车削链轮内径，达到链轮内径公差要求；
S10.3、二次整形：将链轮置于模具中，再次加压，去除链轮齿侧及齿根的毛刺；
S10.4、洗净：将链轮表面洗净并干燥；
S10.5、油浸：将链轮浸防锈油。
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