CN116532652A - 一种高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，属于粉末冶金技术领域，包括以下步骤S1、混料；S2、成形；S3、烧结；S4、去毛刺；步骤S3中网带烧结炉包括脱蜡区、加热区、碳恢复区和冷却区，网带烧结炉中网带宽度为450‑600mm，网带烧结炉中网带前进速度为100‑125mm/min；本发明略去“加工”工序，避免内径壁空隙被挤压缩小，略去“研磨”和“油浸”，以保留粉末冶金产品原始空隙状态，并在烧结后抽样检测实施开环强度及开环位移的监控，满足大过盈量的高压配要求，避免零件压配过程中的开裂问题，省略多道步骤后综合生产成本降低了10％以上。

Description

一种高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺。

背景技术

粉末冶金零件具有制造成本低，加工生产效率高、一次成型，成型后不需求在第二次加工，在零件成型过程中没有产生其他金属废料，资源利用率高等优点，中孔压配型粉末冶金零件是指粉末冶金零件上具有用于压配连接用的通孔，现有部分中孔压配型粉末冶金零件在使用时需要与连接轴压配连接使用(通常高压配性能使用花键轴)，将连接轴过盈压配在粉末冶金零件的通孔中，而由于部分连接轴外径偏大，高压配性能要求的过盈量在0.18～0.35mm，外径偏大的连接轴导致过盈量在0.3mm左右，正常情况下生产的部分粉末冶金零件韧性强度不能适应0.3mm左右的过盈压配，导致一定比例的粉末冶金零件产品从中孔向外开裂，造成损坏。

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高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺满足过盈压配的使用需求，避免中孔压配型粉末冶金零件压配时开裂。

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：

一种高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，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型得到粉末冶金零件；

S3、烧结：将所述粉末冶金零件生坯置于网带烧结炉中进行烧结；

S4、去毛刺：粉末冶金零件在密闭筒里上下翻滚碰撞去除毛刺或者喷砂去除毛刺；

所述步骤S3中网带烧结炉包括脱蜡区、加热区、碳恢复区和冷却区，所述网带烧结炉中网带宽度为450-600mm，所述网带烧结炉中网带前进速度为100-125mm/min；

所述脱蜡区长度210-250cm，脱蜡区温度范围500℃-700℃；

所述加热区长度580-700cm，加热区温度范围1110℃-1150℃；

所述碳恢复区长度210-250cm，碳恢复区温度范围800℃-900℃；

所述冷却区长度580-700cm，冷却区温度范围30℃-50℃。

进一步的，所述步骤S1中按质量百分比将下述原料混合均匀：C：0.72％～0.88％，Cu：2.25％～2.75％，Mn：0.26％～0.34％，粉末润滑剂：0.54％～0.66％，Fe：余量。

进一步的，所述步骤S2中模压压制压强为13～16MPa，成形密度为6.8～6.9g/cm3。

进一步的，所述步骤S3在保护气氛中进行烧结，保护气氛为AX气体。

进一步的，所述步骤S3中，当所述网带烧结炉中网带宽度为450mm时，所述加热区温度范围为1110℃-1130℃，所述网带前进速度为110mm/min；当所述网带烧结炉中网带宽度为600mm时，所述加热区温度范围为1120℃-1140℃，所述网带前进速度为115mm/min。

进一步的，所述粉末冶金零件上具有通孔，所述通孔直径为D₁，所述粉末冶金零件直径为D₂，所述D₁≤0.8D₂，且5mm≤D₁≤30mm，20mm≤D₂≤60mm。

进一步的，所述步骤S3后还包括以下步骤：

步骤S3.2、抽样检测：将烧结后的粉末冶金零件抽样，抽样频次2-20个/批，测试粉末冶金零件样品的开环强度和开环位移，与粉末冶金零件开环强度和开环位移的预设值进行比较，大于预设值则样品合格，小于预设值则样品不合格。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过改变粉末冶金零件的烧结条件，提高了零件的强度，控制网带前进速度并同时控制烧结炉中各区域的温度，并在烧结后抽样检测实施开环强度及开环位移的监控，满足大过盈量的高压配要求，避免零件压配过程中的开裂问题；

2、相比于现有的工艺略去“加工”工序，避免内径壁空隙被挤压缩小，保持较高的塑性变形，提高零件的高压配性能；

3、相比于现有的工艺略去“研磨”和“油浸”，以保留粉末冶金产品原始空隙状态，避免压配时孔隙内腔油压的影响，避免孔隙内油压对压配的影响，进一步提高零件的高压配性能；同时由于省略“加工、研磨”和“油浸”步骤同时也相应的不需要“洗净”步骤，省略多道步骤后综合生产成本降低了10％以上。

附图说明

图1是本发明中孔压配型粉末冶金零件结构图；

图2是中孔压配型粉末冶金零件截面结构图；

图3是检测工具推拔棒结构示意图；

图4是检测工具测量底座结构示意图。

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。

实施例1：

本实施例公开了一种高压配性能粉末冶金零件生产工艺，用于制作嵌件1(如图1和图2所示)，嵌件1为雨刮器中注塑的嵌件，嵌件1中间具有一个用于与对应花键轴过盈压配连接的通孔2，通孔2的直径为D₁，D₁等于10.1mm(+0.02/-0.01)，嵌件1的外圈直径为D₂，D₂等于21mm(±0.1)，对应压配的花键轴外直径规格10.37mm±0.07mm，压配过盈量0.18mm～0.35mm——中值0.26mm，该嵌件1生产工艺包括以下步骤：

S1、混料：按质量百分比将下述原料混合均匀：C：0.74％，Cu：2.6％，Mn：0.3％，粉末润滑剂：0.6％，Fe：余量。混料成品可直接外部购买。

S2、成形：将混料后的粉末原料进行模压成型得到粉末冶金零件生坯，模压压制压强为14.5MPa，成形密度为6.85g/cm3左右。

S3、烧结：将成型后的粉末冶金零件生坯置于连续式网带烧结炉中进行烧结；网带烧结炉的网带宽度为450mm，网带烧结炉从前到后包括脱蜡区、加热区、碳恢复区和冷却区，粉末冶金零件生坯在网带的带动下依次经过四个区域，网带前进速度为110mm/min；

脱蜡区长度250cm，脱蜡区温度700℃，零件生坯在过程中逐渐升温，原料所含的润滑剂在250℃～700℃之间被烧除；

加热区长度700cm，加热区温度1120℃，零件在此区域被烧结；

碳恢复区长度250cm，碳恢复区温度850℃，零件表面脱碳件在800～900℃重新渗碳；

冷却区长度700cm，冷却区温度50℃，烧结件在暴露于空气前，快速冷却到150℃。

S3.2、抽样检测：将烧结后的零件抽样，抽样频次5个/批，测试零件样品的开环强度和开环位移，与粉末冶金零件开环强度和开环位移的预设值进行比较，开环强度预设值为1250kgf，开环位移预设值为6.4mm，大于预设值则样品合格，小于预设值则样品不合格；样品中有不合格的则该批次产品不合格，样品全部合格则该批次产品进入下一步骤；

开环强度和开环位移的检测采用现有方法，检测工具为推拔棒(如图3所示)及中空的测量底座(如图4所示)，推拔棒长度为120mm，底端直径9.5mm，上端直径16mm，推拔棒角度3°～5°，检测时，将嵌件放置在测量底座的中间位置，将推拔棒从上贯穿嵌件，测量开环强度(抗压机加压检测过程中该嵌件开裂前所能承受的最大压力)和开环位移(抗压机加压检测时该嵌件开裂时推拔棒产生的位移)；

开环强度和开环位移的预设值是依据烧结炉和不同的烧结条件(烧结气氛一定的情况下不同烧结温度及速度)设定合理的烧结样本数并分别小批量量产；多个样本(50个以上)批次不同烧结炉及条件下烧结的粉末冶金零件，在保证烧结后零件尺寸、硬度的同时，测试零件的开环强度和开环位移，并记录数值，取相对最好的2～3三个样本数据中的最低值的95％设定开环强度及开环位移的预设值，(在其他产品的生产过程中，当压配过盈量较小时可降低开环强度及开环位移的预设值，根据实际情况满足该产品正常压配即可)。

S4、去毛刺：将多个零件放置到密闭筒里，装筒量1/2以内，零件间上下翻滚相互碰撞从而去除毛刺。

S5、品检并包装：对零件进行品质检测，品检抽样确认零件尺寸、密度、硬度合格后流给包装打包。

实施例2：

本实施例公开了一种高压配性能粉末冶金零件生产工艺，用于制作与实施例1相同的嵌件1，该嵌件1的生产工艺包括以下步骤：

S1、混料：按质量百分比将下述原料混合均匀：C：0.74％，Cu：2.6％，Mn：0.3％，粉末润滑剂：0.6％，Fe：余量。

S2、成形：将混料后的粉末原料进行模压成型得到粉末冶金零件生坯，模压压制压强为14.5MPa，成形密度为6.85g/cm3左右。

S3、烧结：将成型后的粉末冶金零件生坯置于连续式网带烧结炉中进行烧结；网带烧结炉的网带宽度为600mm，网带烧结炉从前到后包括脱蜡区、加热区、碳恢复区和冷却区，粉末冶金零件生坯在网带的带动下依次经过四个区域，网带前进速度为115mm/min；

脱蜡区长度210cm，脱蜡区温度700℃，零件原料所含的润滑剂在250℃～700℃之间被烧除；

加热区长度580cm，加热区温度1140℃，零件在此区域被烧结；

碳恢复区长度210cm，碳恢复区温度800℃，零件表面脱碳件在800～900℃重新渗碳；

冷却区长度580cm，冷却区温度30℃，烧结件在暴露于空气前，快速冷却到150℃。

S3.2、抽样检测：将烧结后的零件抽样，抽样频次10个/批，测试零件样品的开环强度和开环位移，与粉末冶金零件开环强度和开环位移的预设值进行比较，开环强度预设值为1250kgf，开环位移预设值为6.4mm，大于预设值则样品合格，小于预设值则样品不合格；样品中有不合格的则该批次产品不合格，样品全部合格则该批次产品进入下一步骤。

S4、去毛刺：将多个零件放置到密闭筒里，装筒量1/2以内，零件间上下翻滚相互碰撞从而去除毛刺。

S5、品检并包装：对零件进行品质检测，品检抽样确认零件尺寸、密度、硬度合格后流给包装打包。

对比例1

采用现有的生产工艺，混料→成形→烧结→研磨→加工→品检→洗净→油浸→包装，压配后出现10％左右的压配开裂；

现有的生产工艺包括以下步骤：

S1、混料：按质量百分比将下述原料混合均匀：C：0.74％，Cu：2.6％，Mn：0.3％，粉末润滑剂：0.6％，Fe：余量。

S2、成形：将混料后的粉末原料进行模压成型得到粉末冶金零件生坯，模压压制压强为14.5MPa，成形密度为6.85g/cm3。

S3、烧结：将成型后的粉末冶金零件生坯置于连续式网带烧结炉中进行烧结；网带烧结炉的网带宽度为450mm，网带烧结炉包括脱蜡区、加热区、碳恢复区和冷却区，粉末冶金零件生坯在网带的带动下依次经过四个区域，网带前进速度为135mm/min；

脱蜡区长度250cm，脱蜡区温度700℃，零件原料所含的润滑剂在250℃～700℃之间被烧除；

加热区长度700cm，加热区温度为1100℃，零件在此区域被烧结；

碳恢复区长度250cm，碳恢复区温度800℃，零件表面脱碳件在800～900℃重新渗碳；

冷却区长度700cm，冷却区温度30℃，烧结件在暴露于空气前，快速冷却到250℃～150℃。

S4、研磨：把零件与米石1:2放置到研磨锅内同时伴有滴淌的防锈油循环浸润，通过旋转电机及甩块的作用下，使小米石与烧结零件产生翻滚及旋转，在振动及摩擦中去除烧结零件的毛刺。

S5、加工：烧结后的粉末冶金零件在模具中再压一次，使烧结零件产生塑性变形，以保证烧结零件的全长、内径、外径及其他形位公差。

S6、品检：对烧结零件进行品质检测，主要抽样确认零件的尺寸、密度、硬度、外观。

S7、洗净：将粉末冶金零件放置水洗机内清洗：水洗液中加入清洗剂、防锈剂，零件经过超声波清洗、冲淋清洗、烘干等，最后达到清除零件表面油污效果。

S8、油浸：清洗完的零件在油浸槽内浸入防锈油，以达到一定防锈效果。

S9、包装：装入包装袋。

对比例2

对比例2与对比例1不同的地方在于，步骤S5的加工和步骤S8的油浸步骤都省略。

对比例3

对比例3与对比例1不同的地方在于，采用的烧结炉加热区长度730cm，加热区温度为1120℃，碳恢复区温度850℃，且步骤S5的加工和步骤S8的油浸省略。

对比例4

对比例4与对比例1不同的地方在于，网带烧结炉的网带宽度为600mm，网带前进速度为125mm/min，脱蜡区长度210cm，脱蜡区温度600℃，加热区长度580cm，加热区温度为1140℃，碳恢复区长度210cm，碳恢复区温度850℃，冷却区长度580cm，温度30℃，且步骤S5的加工和步骤S8的油浸省略。

将原有工艺的对比例1-4与实施例1和实施例2的工艺制造的嵌件产品进行开环强度和开环位移的检测对比，检测工具为推拔棒(如图3所示)及中空的测量底座(如图4所示)，推拔棒长度为120mm，底端直径9.5mm，上端直径16mm，推拔棒角度3°～5°，检测时，将嵌件放置在测量底座的中间位置，将推拔棒从上贯穿嵌件，测量开环强度(抗压机加压检测过程中该嵌件开裂前所能承受的最大压力)和开环位移(抗压机加压检测时该嵌件开裂时推拔棒产生的位移)，多批次检测结果表一所示；

表一中，烧结炉号J代表网带宽度为450mm的连续式网带烧结炉，烧结炉号W代表网带宽度为600mm的连续式网带烧结炉。

开环强度单位为Kgf，开环位移单位为mm；

表一

从表一中可以看出，对比例1中经过“加工”和“油浸”步骤，嵌件的平均(表中X行)开环强度和开环位移最小；对比例2中，省略“加工”和“油浸”步骤，开环强度和开环位移得到较大的提升；对比例3和对比例4中，改变了烧结炉部分烧结条件后，开环强度和开环位移有所提升；本发明实施例1和实施例2，相比于对比例，开环强度和开环位移又有所提升。在制造嵌件1的过程中，对嵌件1的开环强度和开环位移进行检测，在满足开环强度1250kgf和开环位移6.4mm时，嵌件1不会发生开裂，从表一中可以看出对比例1到对比例3均有部分比例的零件不能满足要求，而本发明实施例1和实施例2全部满足要求，烧结后开环强度及开环位移全部符合管制规格，实际使用100％OK，没有发生开裂现象。

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 (7)

1.一种高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，其特征在于，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型得到粉末冶金零件；

S3、烧结：将所述粉末冶金零件生坯置于网带烧结炉中进行烧结；

S4、去毛刺：粉末冶金零件在密闭筒里上下翻滚碰撞去除毛刺或者喷砂去除毛刺；

所述步骤S3中网带烧结炉包括脱蜡区、加热区、碳恢复区和冷却区，所述网带烧结炉中网带宽度为450-600mm，所述网带烧结炉中网带前进速度为100-125mm/min；

所述脱蜡区长度210-250cm，脱蜡区温度范围500℃-700℃；

所述加热区长度580-700cm，加热区温度范围1110℃-1150℃；

所述碳恢复区长度210-250cm，碳恢复区温度范围800℃-900℃；

所述冷却区长度580-700cm，冷却区温度范围30℃-50℃。

2.根据权利要求1所述的高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，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：0.72％～0.88％，Cu：2.25％～2.75％，Mn：0.26％～0.34％，粉末润滑剂：0.54％～0.66％，Fe：余量。

3.根据权利要求1所述的高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中模压压制压强为13～16MPa，成形密度为6.8～6.9g/cm3。

4.根据权利要求1所述的高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，其特征在于，所述步骤S3在保护气氛中进行烧结，保护气氛为AX气体。

5.根据权利要求1所述的高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中，当所述网带烧结炉中网带宽度为450mm时，所述加热区温度范围为1110℃-1130℃，所述网带前进速度为110mm/min；当所述网带烧结炉中网带宽度为600mm时，所述加热区温度范围为1120℃-1140℃，所述网带前进速度为115mm/min。

6.根据权利要求1所述的高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，其特征在于，所述粉末冶金零件上具有通孔(2)，所述通孔(2)直径为D₁，所述粉末冶金零件直径为D₂，所述D₁≤0.8D₂，且5mm≤D₁≤30mm，20mm≤D₂≤60mm。

7.根据权利要求1所述的高压配性能的中孔压配型粉末冶金零件生产工艺，其特征在于，所述步骤S3后还包括以下步骤：

步骤S3.2、抽样检测：将烧结后的粉末冶金零件抽样，抽样频次2-20个/批，测试粉末冶金零件样品的开环强度和开环位移，与粉末冶金零件开环强度和开环位移的预设值进行比较，大于预设值则样品合格，小于预设值则样品不合格。