CN113579235B - 一种粉末冶金包胶链轮制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末冶金包胶链轮制备方法，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、烧结、油浸、整形、蒸汽处理、热处理、喷砂、涂粘接剂、包胶和精加工，得到粉末冶金包胶链轮。本发明通过在整形步骤后感应淬火步骤前对链轮进行蒸汽处理，能够去除链轮内部含油，在外表面形成致密氧化层，封孔效果好，且处理成本低；感应淬火步骤能够保持链轮齿部硬度要求；磁粉探伤步骤可以检查链轮齿部裂纹；在完成磁粉探伤后对链轮包胶表面进行喷砂处理，得到面粗度符合要求的包胶表面，再涂一层粘接剂且不需要磷化处理，经过橡胶注塑和硫化，实现包胶链轮产品与橡胶有效粘接的要求，同时符合链轮高精度、硬度的指标。

Description

一种粉末冶金包胶链轮制备方法
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包胶链轮制备方法。
背景技术
粉末冶金包胶链轮与传统的粉末冶金链轮相比，是将金属和橡胶通过粘接剂牢固地粘合在一起，阻隔了金属直接与金属接触。其中包胶链轮使用最为广泛，包胶链轮在使用过程中，橡胶阻断了链轮薄壁与链条的直接接触，从而起到减震降噪的作用，是解决NVH(噪声、振动与声振粗糙度)问题的典型应用。传统的粉末冶金链轮，在制作过程中，需要有防锈处理，所以会接触防锈油、防锈液、洗净液等许多液体成分。而粉末冶金的特点是多孔洞，接触液体后会因为毛细作用使得许多液体成分残留在产品内部无法去除干净。这对后工序骨架与橡胶粘接牢固结合产生很大影响。传统的包胶链轮制备工艺在包胶前采用表面致密化来避免杂质进入产品空隙，同时采用烘油处理的方式去除产品内部含油，但是无论是封孔效果还是除油效果都要逊色一些。因为表面致密化无法完全封闭空隙，同理也无法避免液体成分再次进入产品内部，容易导致包胶失效。同时，表面致密化需要复压复烧(成形-烧结-整形-烧结)或者长时间喷砂，其处理成本也较高。
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链轮与橡胶的粘接效果好、成本低的粉末冶金包胶链轮制备方法。
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：
一种粉末冶金包胶链轮制备方法，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、烧结：将所述链轮生坯置于烧结炉中进行烧结；
S4、油浸：将烧结态链轮浸防锈油；
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，提高精度；
S6、蒸汽处理：将整形件在连续蒸汽炉中进行蒸汽处理，整形件表面形成致密氧化层；
S7、热处理：对链轮齿部进行高频感应淬硬处理，再洗净链轮，随后将链轮进行回火处理；
S8、喷砂：对链轮的包胶表面进行喷丸处理；
S9、涂粘接剂：在链轮的包胶表面涂粘接剂；
S10、包胶：将链轮装入包胶模具中，注射橡胶进行橡胶注塑，注塑后进行保温，保温后再进行二次硫化；
S11、精加工：对包胶链轮进行精加工。
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：1～2％，粉末润滑剂：0.5～0.8％，Fe：余量；所述步骤S2中模压压制压强为500～800MPa，成形密度为6.85～7.2g/cm3；所述步骤S3中烧结温度为1110～1140℃温度，并在保护气氛中进行保温，保温时间大于25分钟，使得链轮生坯颗粒间形成烧结颈。
优选的，所述步骤S4中还包括刷毛边：去除链轮齿部多余的毛刺。
优选的，所述步骤S5还包括对链轮素材进行机加工车削：车削链轮素材的齿部段长，提高链轮的尺寸精度。
优选的，所述步骤S6中蒸汽处理温度为550～600℃，处理时间大于20分钟。
优选的，所述步骤S7中洗净链轮为使用超声波清洗链轮，洗净链轮上的淬火液；所述回火温度为150～180℃，回火时间1～2H。
优选的，所述步骤S8前还包括以下步骤：
磁粉探伤：对链轮齿部进行磁粉探伤，检查裂纹；
洗净：清洗链轮表面杂质及残留的磁粉；
烘干：将链轮在180～300℃连续炉中加热烘干。
优选的，所述步骤S8中喷丸处理后包胶表面的表面粗糙度小于或等于Rz8。
优选的，所述步骤S10中保温温度为130～180℃，保温时间为3～8分钟；所述二次硫化是将注塑后的链轮置于烘箱中进行二次硫化，二次硫化温度为130～180℃，二次硫化时间为0.5～2小时。
优选的，所述步骤S11包括以下步骤：
S11.1、去飞边：清除多余的因注塑溢胶导致的橡胶残料；
S11.2、车削内径：对包胶链轮内径进行机加工，提高包胶链轮尺寸精度，确保包胶链轮内径符合图纸要求；
S11.3、双面磨、去毛刺：对包胶链轮上下端面进行磨削，确保全长、平行度和平面度符合要求，磨削后口部会产生毛刺，然后再进行去毛刺处理；
S11.4、洗净：洗净包胶链轮；
S11.5、油浸：将包胶链轮浸防锈油。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的方法包含传统的粉末冶金的浸油后再整形，保持链轮的高精度要求，通过在整形步骤后感应淬火步骤前对链轮进行蒸汽处理，能够去除链轮内部含油，在外表面形成致密氧化层，封孔效果好，且处理成本低；感应淬火步骤能够保持链轮齿部硬度要求；磁粉探伤步骤可以检查链轮齿部裂纹；在完成磁粉探伤后对链轮包胶表面进行喷砂处理，得到面粗度符合要求的包胶表面，再涂一层粘接剂且不需要磷化处理，经过橡胶注塑和硫化，实现包胶链轮产品与橡胶有效粘接的要求，同时符合链轮高精度、硬度的指标。
附图说明
图1是本发明实施例1的定子链轮立体结构示意图；
图2是本发明实施例1的定子链轮截面示意图；
图3是图2中A处放大图。
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。
实施例1
如图1所示，发动机可变气门正时的包胶定子链轮，制作这种包胶定子链轮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：0.75％，Cu：1.8％，粉末润滑剂：0.6％，Fe：余量，混合采用粉料混合机充分搅拌，在润滑剂作用下，粉料均匀的混合并粘接在一起，不易偏析。
2、成形：将混料后的粉末原料在模具中进行模压成形得到定子链轮生坯，压制压强为680MPa，成形密度为7.0g/cm3。
3、烧结：将上述定子链轮生坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1120℃温度，并在保护气氛中进行保温，保护气氛为N2和H2，保温时间为30分钟，使得定子链轮生坯颗粒间形成烧结颈。
4、刷毛边：利用旋转的钢丝刷在定子链轮齿部进行摩擦，去除定子链轮齿部多余的毛刺。
5、油浸：将烧结态定子链轮浸防锈油，防锈油选用PM-3易挥发油品，后续步骤中蒸汽处理过程更容易被去除干净。
6、整形：将浸过油的烧结态定子链轮置于模具中，再次加压，800MPa，对定子链轮的尺寸公差进行修正，提高精度。
7、机加工车削：利用车床车削定子链轮素材的齿部段长，定子链轮的齿部两侧有承载包胶的凸部部分(即骨架，如图3所示)，确保齿部两侧的包胶表面(即骨架上表面)高度差小于0.04mm。
8、蒸汽处理：将整形件在连续蒸汽炉中进行蒸汽处理，蒸汽处理温度为600℃，处理时间30分钟，蒸汽处理可以将定子链轮整形件的内部含油去除，去除效果好，整形件表面形成致密氧化层(约3μm的Fe3O4致密层)，致密氧化层不仅在整形件表面形成，还在链轮开气孔的表面形成，因此整形件的开气孔填充到一定程度，致密氧化层有效保护定子链轮防止在感应淬火时杂质进入产品内部，封孔效果好。相比于在包胶前采用表面喷砂致密化来避免杂质进入产品空隙，同时采用烘油处理的方式去除产品内部含油的传统工艺，采用蒸汽处理无论是封孔还是除油的效果都要更好一些。因为这种传统的表面致密处理无法完全封闭空隙，同理也无法避免液体成分再次进入产品内部，容易导致包胶失效。同时，表面致密化需要复压复烧(成形-烧结-整形-烧结)或者长时间喷砂，其成本也远高于蒸汽处理的成本。
9、热处理：对定子链轮齿部进行高频感应淬硬处理，利用电磁感应在工件齿部产生涡流，快速加热奥氏体化，再在冷却液作用下快速冷却，形成马氏体。
10、洗净：利用超声波清洗定子链轮，洗净定子链轮上的淬火液，避免回火后将淬火液残留在产品表面影响外观。
11、回火：随后将定子链轮进行回火处理，180℃中保温1H，去除产品残余应力。
12、磁粉探伤：对定子链轮齿部进行磁粉探伤，主要是检查齿部裂纹，感应淬火过程中应力集中，有裂纹风险。
13、洗净：再次利用超声波清洗定子链轮表面杂质以及残留的磁粉。
14、烘干：将定子链轮在200℃连续炉中加热烘干，起到烘干和去除表面油污的作用。
15、喷砂：对定子链轮的包胶表面(要粘接橡胶的链轮骨架上表面)进行喷丸处理，得到平面度符合要求的表面，喷丸处理后包胶表面的表面粗糙度小于Rz8，喷丸处理能够去除定子链轮包胶表面的致密氧化层，有利于橡胶和链轮更好的粘接。
16、涂粘接剂：在定子链轮的包胶表面涂粘接剂，用来粘接链轮骨架和橡胶。
17、包胶：将定子链轮装入包胶模具中，注射橡胶进行橡胶注塑，注塑后进行保温，保温温度为175℃，保温时间为4分钟。
18、二次硫化：保温后再进行二次硫化，将注塑后的定子链轮置于烘箱中进行二次硫化，二次硫化温度为175℃，二次硫化时间为0.5小时，增强橡胶强度。
19、去飞边：清除多余的因注塑溢胶导致的橡胶残料。
20、车削内径：对包胶定子链轮内径进行机加工，提高包胶定子链轮尺寸精度，确保包胶定子链轮内径符合图纸要求。
21、双面磨、去毛刺：对包胶定子链轮上下端面进行磨削，确保包胶定子链轮全长、平行度和平面度符合要求，磨削后口部会产生毛刺，然后再进行去毛刺处理。
22、洗净：利用超声波清洗去除包胶定子链轮表面残留的切削液、磨削液等污染物并确保产品在洗净后保持干燥，确保清洁度合格。
23、油浸：将包胶定子链轮浸防锈油，防锈油选用DAPHNE COAT PM-1。
实施例2
制作一种包胶曲轴链轮，这种包胶曲轴链轮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：0.75％，Cu：1.8％，粉末润滑剂：0.6％，Fe：余量，混合方式采用现有混合机混合，确保均匀即可。
2、成形：将混料后的粉末原料在模具中进行模压成形得到曲轴链轮生坯，压制压强为在600MPa以上，确保成形密度为大于6.9g/cm3。
3、烧结：将上述曲轴链轮生坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1120℃±20℃温度，并在保护气氛中进行保温，保护气氛为CO和H2，保温时间为30分钟，使得曲轴链轮生坯颗粒间形成烧结颈。
4、刷毛边：利用旋转的钢丝刷在曲轴链轮齿部进行摩擦，去除曲轴链轮齿部多余的毛刺，刷毛刺方法不限，能去除毛刺即可。
5、油浸：将烧结态链轮浸防锈油，防锈油选用PM-3，选用PM-3能保证蒸汽处理后的残油率符合要求，保证油品与橡胶的兼容性符合要求。
6、整形：将浸过油的烧结态曲轴链轮置于模具中，再次加压，压力在600～800MPa范围内，对曲轴链轮的尺寸公差进行修正，提高精度。
7、蒸汽处理：将整形件在连续蒸汽炉中进行蒸汽处理，蒸汽处理温度为570℃，处理时间30分钟或者更长，蒸汽处理可以将曲轴链轮整形件的内部含油去除，同时在工件表面形成一层致密氧化层(约3μm)，防止后面工序的杂质进入产品空隙。
8、热处理：对曲轴链轮齿部进行高频感应淬硬处理，利用电磁感应在工件齿部产生涡流，快速加热奥氏体化，再在冷却液作用下快速冷却，形成马氏体，冷却液需要水基成分，且具备防锈效果，同时需要验证其与橡胶的兼容性。
9、洗净：利用超声波清洗曲轴链轮，洗净曲轴链轮上的淬火液，避免回火后将淬火液残留在产品表面影响外观；洗净液可以是水基或者碳氢液，但使用前需要验证其与橡胶的兼容性。
10、回火：将链轮进行回火处理，温度和时间可以调整，目的是去除产品残余应力。
11、喷砂：对曲轴链轮的包胶表面(要粘接橡胶的曲轴链轮骨架上表面)进行喷丸处理，得到平面度符合要求的表面，喷丸处理后包胶表面的表面粗糙度等于Rz8，喷丸处理能够去除曲轴链轮包胶表面的致密氧化层，有利于橡胶和曲轴链轮更好的粘接；喷丸的丸粒不做过多要求，但是最好是一次性的，且需要满足产品面粗度要求。
12、涂粘接剂：在曲轴链轮的包胶表面涂粘接剂，用来粘接链轮骨架和橡胶；其中涂胶的包胶表面不可被污染。
13、包胶：将曲轴链轮装入包胶模具中，注射橡胶进行橡胶注塑，注塑后进行保温，保温温度为175℃，保温时间为5分钟；包胶模具是根据被包胶的曲轴链轮结构尺寸来制作的。
14、二次硫化：保温后再进行二次硫化，将注塑后的曲轴链轮置于烘箱中进行二次硫化，二次硫化温度为175℃，二次硫化时间为0.5小时以上，增强橡胶性能。
15、去飞边：清除多余的因注塑溢胶导致的橡胶残料。
16、双面磨、去毛刺：对包胶曲轴链轮上下端面进行磨削，确保包胶曲轴链轮全长、平行度和平面度符合要求，磨削后口部会产生毛刺，然后再进行去毛刺处理。
17、洗净：利用超声波清洗包胶曲轴链轮，同时在洗净机尾部约110℃条件下干燥产品。
18、油浸：将包胶链轮浸防锈油，防锈油选用PM-1。
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 (9)

1.一种粉末冶金包胶链轮制备方法，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、烧结：将所述链轮生坯置于烧结炉中进行烧结；
S4、油浸：将烧结态链轮浸防锈油；
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，提高精度；
S6、蒸汽处理：将整形件在连续蒸汽炉中进行蒸汽处理，整形件表面形成致密氧化层；
S7、热处理：对链轮齿部进行高频感应淬硬处理，再洗净链轮，随后将链轮进行回火处理；
S8、喷砂：对链轮的包胶表面进行喷丸处理；
S9、涂粘接剂：在链轮的包胶表面涂粘接剂；
S10、包胶：将链轮装入包胶模具中，注射橡胶进行橡胶注塑，注塑后进行保温，保温后再进行二次硫化；
S11、精加工：对包胶链轮进行精加工；
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％，粉末润滑剂：0.5～0.8％，Fe：余量；所述步骤S2中模压压制压强为500～800MPa，成形密度为6.85～7.2g/cm3；所述步骤S3中烧结温度为1110～1140℃温度，并在保护气氛中进行保温，保温时间大于25分钟，使得链轮生坯颗粒间形成烧结颈。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S4中还包括刷毛边：去除链轮齿部多余的毛刺。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S5还包括对链轮素材进行机加工车削：车削链轮素材的齿部段长，提高链轮的尺寸精度。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S6中蒸汽处理温度为550～600℃，处理时间大于20分钟。
5.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S7中洗净链轮为使用超声波清洗链轮，洗净链轮上的淬火液；所述回火温度为150～180℃，回火时间1～2H。
6.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S8前还包括以下步骤：
磁粉探伤：对链轮齿部进行磁粉探伤，检查裂纹；
洗净：清洗链轮表面杂质及残留的磁粉；
烘干：将链轮在180～300℃连续炉中加热烘干。
7.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S8中喷丸处理后包胶表面的表面粗糙度小于或等于Rz8。
8.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S10中保温温度为130～180℃，保温时间为3～8分钟；所述二次硫化是将注塑后的链轮置于烘箱中进行二次硫化，二次硫化温度为130～180℃，二次硫化时间为0.5～2小时。
9.根据权利要求1所述的粉末冶金包胶链轮制备方法，其特征在于，所述步骤S11包括以下步骤：
S11.1、去飞边：清除多余的因注塑溢胶导致的橡胶残料；
S11.2、车削内径：对包胶链轮内径进行机加工，提高包胶链轮尺寸精度，确保包胶链轮内径符合图纸要求；
S11.3、双面磨、去毛刺：对包胶链轮上下端面进行磨削，确保全长、平行度和平面度符合要求，磨削后口部会产生毛刺，然后再进行去毛刺处理；
S11.4、洗净：洗净包胶链轮；
S11.5、油浸：将包胶链轮浸防锈油。
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