CN1528547A - 粉末冶金内斜齿轮及其制造方法和实施该方法的模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末冶金内斜齿轮，以重量百分比计，它含有合金元素Cu 1－3％、Ni 1－3％、Mo 0.1－1％，其余为Fe及不可避免的成分，该内斜齿轮的螺旋角≤35°、压力角为5°－25°、模数为0.5－2.5。它是将含Cu、Ni、Mo特殊合金元素的粉末合金配料混合、压制成形、烧结、整形、制成的内斜齿轮。制造该齿轮的模具是由上模、下模、中模(3)和芯棒构件组成。该内斜齿传动平稳准确，摩擦系数小，机械噪声低，压制金属粉末成形时，采用专门设计的模具，模芯沿螺旋旋转上升或下降进行压制，将旋转压制转换成轴向压制，芯棒易退出，能压制出各种螺旋角的内斜齿轮，实现无切削或少切削，节约原材料，采用本发明方法制造齿轮减少了不少工序，效率明显提高，制造成本低。

Description

粉末冶金内斜齿轮及其制造方法和实施该方法的模具
技术领域
本发明涉及一种金属粉末制造特殊形状的制品及其制造方法和设备，具体地说，是涉及一种用粉末冶金制造内斜齿轮及其制造方法和专用设备。
技术背景
目前，在各种机器、汽车、钟表、仪表、电器等行业中广泛使用齿轮传动，它具有传动比稳定，传递运动准确可靠，传动效率高，尤其是内斜齿轮传动，其优点更明显，除具有一般齿轮传动的特点外，还具有结构紧凑的特点。这种内斜齿轮采用冲压轧制国内还无法加工。采用一般的粉末冶金方法压制内斜齿轮时，芯棒难以退出，特别螺旋角大的，将会损坏压坯。即使加工出来的内斜齿轮，其精度也低，还需要再采用与其内斜齿相应的电极进行电火花加工内斜齿，这种方法加工速度慢，加工周期长，且需预留加工余量，增加原料损耗，制造成本昂贵。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的技术问题，提供一种粉末冶金内斜齿轮，它具有较大的螺旋角，且精度等级高、机械性能好，制造成本低。
本发明进一步解决现有技术中存在的技术问题是提供一种制造上述粉末冶金内斜齿轮的制造方法和一种实施制造上述粉末冶金内斜齿轮的模具。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的，上述粉末冶金内斜齿轮，以重量百分比计，它含有合金元素Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余为Fe及不可避免的成份，该内斜齿轮的螺旋角≤35°、压力角为5°-25°、模数为0.5-2.5。
本发明的上述粉末冶金内斜齿轮的制造方法，它包括以下步骤：
A、配料混合以重量百分比计，将按照含有Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余为Fe的预合金钢粉混合；
B、压制成形将上述粉末置于一种模芯可旋转、中模可浮动的模具中，压制成形，压成具有内斜齿状的压坯，压力为500-800Mpa，压制密度为6.8-7.2g/cm3；
C、烧结将上述压制成形的压坯在N2和H2还原气氛烧结炉中，逐渐预烧结加热升温至700-900℃，正热烧结1120-1150℃，保温30分钟以上，逐渐降温冷却至常温，烧结成合金烧结体；
D、整形将上述烧结后的压坯用螺旋式压模进行压制整形，使其具有规定的形状、规定的密度及规定尺寸精度的压件。
E、热处理将上述整形后的内斜齿轮放入热处理炉进行淬火处理。
本发明实施上述制造粉末冶金内斜齿轮方法的模具，它由上模、下模、中模和芯棒构件组成，上模包括上模冲、上转动件，上模冲上端装有上述上转动件，其下部内孔有与芯棒相配的内螺旋齿，下模包括下模冲、下转动件、下模冲下端装有下传动件，下模冲上部内孔有与芯棒相配的内螺旋齿，中模与下模冲滑动配合。芯棒构件包括：芯棒、芯棒转动件，芯棒上端置有与内斜齿的内螺旋齿相配的外螺旋齿。
本发明与现有技术相比具有如下优点：上述内斜齿轮的技术参数精度高，机械性能好，使用时传动平稳准确；粉末冶金整形压机压制金属粉末成形时，由于采用上述设计的模具，模芯沿螺旋旋转上升或下降进行压制，将旋转压制转换成轴向压制，芯棒易退出，能压制出各种螺旋角≤35°的内斜齿轮，实现无切削或少切削，节约大量原材料，其模具结构紧凑、简单；采用粉末冶金方法制造内斜齿轮比用其它方法制造齿轮减少了不少工序，精度一致性好，效率明显提高，制造成本低。
附图说明
图1是本发明的粉末冶金内斜齿轮的制造工艺流程图；
图2是制造本发明的粉末冶金内斜齿轮的模具的结构示意图；
图3是本发明的粉末冶金内斜齿轮表面的金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明的实施方式作进一步详细说明。
烧结处理不是使材料粉末全体完全熔融成为合金的，烧结处理是金属或合金的粉末加压成形的成形体在主要元素的熔点以下的温度进行热处理，利用粉末间的结合产生的固熔现象而烧结成的。
本发明的粉末冶金内斜齿轮的技术方案是，以重量百分比计，上述该内斜齿轮的成份组成含有合金元素Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余为Fe及不可避免成份。
图1所示，在配料混合工序A中，以重量百分比计，将按照含有Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余为Fe的预合金钢粉配比组成的原料粉末混合物，在上述粉末中加入粘合剂，粘合剂是暂时添加的润滑剂，其挥发点低，在烧结开始阶段，会被挥发掉，其加入量为不大于上述混合物的1％。
在压制成形工序B中，将上述粉末置于一种模芯可旋转、中模可浮动的模具中，压制成形，压成具有内斜齿形的压坯，压力为500-800Mpa，压制密度为6.8-7.2g/cm3；；
在烧结工序C中，将上述压坯送入网带式连续烧结炉，烧结炉内充有氮和氢还原气氛，被烧结的压坯在炉内的网带上匀速移动经0.5-2小时，逐渐加温到700-900℃，在预烧结过程，粘合剂逐渐挥发，再进入主烧结，加热到1120-1150℃后，经过30分钟以上保温，然后经2-4小时逐渐降温冷却，直至常温出炉，制成合金烧结体；
在整形工序D中，把上述烧结体放在压模中进行整形，使上述烧结体成为具有规定的形状、规定的密度及规定的尺寸精度的压件。
如图2所示，本发明的实施上述制造粉末冶金内斜齿轮方法的模具，它由上模、下模、中模3和芯棒构件组成，上模包括上模冲11、上转动件12，上模冲11上端装有上述上转动件12，其下部内孔有与芯棒31相配的内螺旋齿，下模包括下模冲21、下转动件22、下模冲21下端装有下传动件22，下模冲21上部内孔有与芯棒31相配的内螺旋齿，中模3与下模冲21滑动配合。芯棒构件包括：芯棒31、芯棒转动件32，芯棒31上端置有与内斜齿的内螺旋齿相配的外螺旋齿，其下端装有芯棒转动件32。压制时，上模冲11下行时，与芯棒31对位进入中模3，进入压制状态，与此同时，上转动件12、下转动件22、芯棒转动件32同时作旋转，由限位柱控制压制结束。退模时下模冲21旋转脱模，从而压制出内螺旋齿轮。所述相配的外螺旋齿是指已预先估计了烧结收缩变形系数。金属粉末压制成形时，通过该模具将螺旋压制转化为轴向压制。
上述模具装在成形压机上在中模与芯棒之间装上金属粉末，成形压机启动，其冲击滑块上的上模冲对金属粉末进行压制成形后，上模冲向上退回，芯棒受力螺旋下行，下模冲旋转，芯棒上部外螺旋齿则从压坯的内齿退出，使压坯内斜齿完好无损。
图3所示，本发明的粉末冶金内斜齿轮的金属表面金相组织图。
从图3所示本发明的内斜齿轮表面金相组织图，组织为珠光体+铁素体，由于原材料添加的合金元素Ni、Mo在预合金状态加入，Ni、Mo得到充分扩散，细化了组织，从而保证淬火强度的可靠性。

Claims (3)

1、一种粉末冶金内斜齿轮，其特征在于：上述粉末冶金内斜齿轮，以重量百分比计，它含有合金元素Cu1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余为Fe及不可避免的成份，该内斜齿轮的螺旋角≤35°、压力角为5°-25°、模数为0.5-2.5。
2、一种根据制造权利要求1所述的粉末冶金内斜齿轮的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A、配料混合以重量百分比计，将按照含有Cu1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余为Fe的预合金钢粉混合；
B、压制成形将上述粉末置于一种模芯可旋转、中模可浮动的模具中，压制成形，压成具有内斜齿状的压坯，压力为500-800Mpa，压制密度为6.8-7.2g/cm3；
C、烧结将上述压制成形的压坯在N2和H2还原气氛烧结炉中，逐渐预烧结加热升温至700-900℃，正热烧结1120-1150℃，保温30分钟以上，逐渐降温冷却至常温，烧结成合金烧结体；
D、整形将上述烧结后的压坯用螺旋式压模进行压制整形，使其具有规定的形状、规定的密度及规定尺寸精度的压件。
E、热处理将上述整形后的内斜齿轮放入热处理炉进行淬火处理。
3、一种实施制造权利要求2所述的粉末冶金内斜齿轮方法的模具，其特征在于：它由上模、下模、中模(3)和芯棒构件组成，上模包括上模冲(11)、上转动件(12)，上模冲(11)上端装有上述上转动件(12)，其下部内孔有与芯棒(31)相配的内螺旋齿，下模包括下模冲(21)、下转动件(22)、下模冲(21)下端装有下传动件(22)，下模冲(21)上部内孔有与芯棒(31)相配的内螺旋齿，中模(3)与下模冲(21)滑动配合。芯棒构件包括：芯棒(31)、芯棒转动件(32)，芯棒(31)上端置有与内斜齿的内螺旋齿相配的外螺旋齿，其下端装有芯棒转动件(32)。
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