專利名稱：粉末冶金內(nèi)斜齒輪及其制造方法和實(shí)施該方法的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末制造特殊形狀的制品及其制造方法和設(shè)備，具體地說(shuō)，是涉及一種用粉末冶金制造內(nèi)斜齒輪及其制造方法和專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，在各種機(jī)器、汽車、鐘表、儀表、電器等行業(yè)中廣泛使用齒輪傳動(dòng)，它具有傳動(dòng)比穩(wěn)定，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，傳動(dòng)效率高，尤其是內(nèi)斜齒輪傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)更明顯，除具有一般齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)外，還具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。這種內(nèi)斜齒輪采用沖壓軋制國(guó)內(nèi)還無(wú)法加工。采用一般的粉末冶金方法壓制內(nèi)斜齒輪時(shí)，芯棒難以退出，特別螺旋角大的，將會(huì)損壞壓坯。即使加工出來(lái)的內(nèi)斜齒輪，其精度也低，還需要再采用與其內(nèi)斜齒相應(yīng)的電極進(jìn)行電火花加工內(nèi)斜齒，這種方法加工速度慢，加工周期長(zhǎng)，且需預(yù)留加工余量，增加原料損耗，制造成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種粉末冶金內(nèi)斜齒輪，它具有較大的螺旋角，且精度等級(jí)高、機(jī)械性能好，制造成本低。
本發(fā)明進(jìn)一步解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題是提供一種制造上述粉末冶金內(nèi)斜齒輪的制造方法和一種實(shí)施制造上述粉末冶金內(nèi)斜齒輪的模具。
本發(fā)明的上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，上述粉末冶金內(nèi)斜齒輪，以重量百分比計(jì)，它含有合金元素Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余為Fe及不可避免的成份，該內(nèi)斜齒輪的螺旋角≤35°、壓力角為5°-25°、模數(shù)為0.5-2.5。
本發(fā)明的上述粉末冶金內(nèi)斜齒輪的制造方法，它包括以下步驟A、配料混合以重量百分比計(jì)，將按照含有Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余為Fe的預(yù)合金鋼粉混合；B、壓制成形將上述粉末置于一種模芯可旋轉(zhuǎn)、中?？筛?dòng)的模具中，壓制成形，壓成具有內(nèi)斜齒狀的壓坯，壓力為500-800Mpa，壓制密度為6.8-7.2g/cm3；C、燒結(jié)將上述壓制成形的壓坯在N2和H2還原氣氛燒結(jié)爐中，逐漸預(yù)燒結(jié)加熱升溫至700-900℃，正熱燒結(jié)1120-1150℃，保溫30分鐘以上，逐漸降溫冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié)體；D、整形將上述燒結(jié)后的壓坯用螺旋式壓模進(jìn)行壓制整形，使其具有規(guī)定的形狀、規(guī)定的密度及規(guī)定尺寸精度的壓件。
E、熱處理將上述整形后的內(nèi)斜齒輪放入熱處理爐進(jìn)行淬火處理。
本發(fā)明實(shí)施上述制造粉末冶金內(nèi)斜齒輪方法的模具，它由上模、下模、中模和芯棒構(gòu)件組成，上模包括上模沖、上轉(zhuǎn)動(dòng)件，上模沖上端裝有上述上轉(zhuǎn)動(dòng)件，其下部?jī)?nèi)孔有與芯棒相配的內(nèi)螺旋齒，下模包括下模沖、下轉(zhuǎn)動(dòng)件、下模沖下端裝有下傳動(dòng)件，下模沖上部?jī)?nèi)孔有與芯棒相配的內(nèi)螺旋齒，中模與下模沖滑動(dòng)配合。芯棒構(gòu)件包括芯棒、芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)件，芯棒上端置有與內(nèi)斜齒的內(nèi)螺旋齒相配的外螺旋齒。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)上述內(nèi)斜齒輪的技術(shù)參數(shù)精度高，機(jī)械性能好，使用時(shí)傳動(dòng)平穩(wěn)準(zhǔn)確；粉末冶金整形壓機(jī)壓制金屬粉末成形時(shí)，由于采用上述設(shè)計(jì)的模具，模芯沿螺旋旋轉(zhuǎn)上升或下降進(jìn)行壓制，將旋轉(zhuǎn)壓制轉(zhuǎn)換成軸向壓制，芯棒易退出，能壓制出各種螺旋角≤35°的內(nèi)斜齒輪，實(shí)現(xiàn)無(wú)切削或少切削，節(jié)約大量原材料，其模具結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單；采用粉末冶金方法制造內(nèi)斜齒輪比用其它方法制造齒輪減少了不少工序，精度一致性好，效率明顯提高，制造成本低。


圖1是本發(fā)明的粉末冶金內(nèi)斜齒輪的制造工藝流程圖；圖2是制造本發(fā)明的粉末冶金內(nèi)斜齒輪的模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的粉末冶金內(nèi)斜齒輪表面的金相組織圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1-2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
燒結(jié)處理不是使材料粉末全體完全熔融成為合金的，燒結(jié)處理是金屬或合金的粉末加壓成形的成形體在主要元素的熔點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行熱處理，利用粉末間的結(jié)合產(chǎn)生的固熔現(xiàn)象而燒結(jié)成的。
本發(fā)明的粉末冶金內(nèi)斜齒輪的技術(shù)方案是，以重量百分比計(jì)，上述該內(nèi)斜齒輪的成份組成含有合金元素Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余為Fe及不可避免成份。
圖1所示，在配料混合工序A中，以重量百分比計(jì)，將按照含有Cu 1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余為Fe的預(yù)合金鋼粉配比組成的原料粉末混合物，在上述粉末中加入粘合劑，粘合劑是暫時(shí)添加的潤(rùn)滑劑，其揮發(fā)點(diǎn)低，在燒結(jié)開始階段，會(huì)被揮發(fā)掉，其加入量為不大于上述混合物的1％。
在壓制成形工序B中，將上述粉末置于一種模芯可旋轉(zhuǎn)、中模可浮動(dòng)的模具中，壓制成形，壓成具有內(nèi)斜齒形的壓坯，壓力為500-800Mpa，壓制密度為6.8-7.2g/cm3；；在燒結(jié)工序C中，將上述壓坯送入網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)爐，燒結(jié)爐內(nèi)充有氮和氫還原氣氛，被燒結(jié)的壓坯在爐內(nèi)的網(wǎng)帶上勻速移動(dòng)經(jīng)0.5-2小時(shí)，逐漸加溫到700-900℃，在預(yù)燒結(jié)過(guò)程，粘合劑逐漸揮發(fā)，再進(jìn)入主燒結(jié)，加熱到1120-1150℃后，經(jīng)過(guò)30分鐘以上保溫，然后經(jīng)2-4小時(shí)逐漸降溫冷卻，直至常溫出爐，制成合金燒結(jié)體；在整形工序D中，把上述燒結(jié)體放在壓模中進(jìn)行整形，使上述燒結(jié)體成為具有規(guī)定的形狀、規(guī)定的密度及規(guī)定的尺寸精度的壓件。
如圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施上述制造粉末冶金內(nèi)斜齒輪方法的模具，它由上模、下模、中模3和芯棒構(gòu)件組成，上模包括上模沖11、上轉(zhuǎn)動(dòng)件12，上模沖11上端裝有上述上轉(zhuǎn)動(dòng)件12，其下部?jī)?nèi)孔有與芯棒31相配的內(nèi)螺旋齒，下模包括下模沖21、下轉(zhuǎn)動(dòng)件22、下模沖21下端裝有下傳動(dòng)件22，下模沖21上部?jī)?nèi)孔有與芯棒31相配的內(nèi)螺旋齒，中模3與下模沖21滑動(dòng)配合。芯棒構(gòu)件包括芯棒31、芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)件32，芯棒31上端置有與內(nèi)斜齒的內(nèi)螺旋齒相配的外螺旋齒，其下端裝有芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)件32。壓制時(shí)，上模沖11下行時(shí)，與芯棒31對(duì)位進(jìn)入中模3，進(jìn)入壓制狀態(tài)，與此同時(shí)，上轉(zhuǎn)動(dòng)件12、下轉(zhuǎn)動(dòng)件22、芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)件32同時(shí)作旋轉(zhuǎn)，由限位柱控制壓制結(jié)束。退模時(shí)下模沖21旋轉(zhuǎn)脫模，從而壓制出內(nèi)螺旋齒輪。所述相配的外螺旋齒是指已預(yù)先估計(jì)了燒結(jié)收縮變形系數(shù)。金屬粉末壓制成形時(shí)，通過(guò)該模具將螺旋壓制轉(zhuǎn)化為軸向壓制。
上述模具裝在成形壓機(jī)上在中模與芯棒之間裝上金屬粉末，成形壓機(jī)啟動(dòng)，其沖擊滑塊上的上模沖對(duì)金屬粉末進(jìn)行壓制成形后，上模沖向上退回，芯棒受力螺旋下行，下模沖旋轉(zhuǎn)，芯棒上部外螺旋齒則從壓坯的內(nèi)齒退出，使壓坯內(nèi)斜齒完好無(wú)損。
圖3所示，本發(fā)明的粉末冶金內(nèi)斜齒輪的金屬表面金相組織圖。
從圖3所示本發(fā)明的內(nèi)斜齒輪表面金相組織圖，組織為珠光體+鐵素體，由于原材料添加的合金元素Ni、Mo在預(yù)合金狀態(tài)加入，Ni、Mo得到充分?jǐn)U散，細(xì)化了組織，從而保證淬火強(qiáng)度的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種粉末冶金內(nèi)斜齒輪，其特征在于上述粉末冶金內(nèi)斜齒輪，以重量百分比計(jì)，它含有合金元素Cu1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余為Fe及不可避免的成份，該內(nèi)斜齒輪的螺旋角≤35°、壓力角為5°-25°、模數(shù)為0.5-2.5。
2.一種根據(jù)制造權(quán)利要求1所述的粉末冶金內(nèi)斜齒輪的方法，其特征在于該方法包括以下步驟A、配料混合以重量百分比計(jì)，將按照含有Cu1-3％、Ni1-3％、Mo0.1-1％，其余為Fe的預(yù)合金鋼粉混合；B、壓制成形將上述粉末置于一種模芯可旋轉(zhuǎn)、中?？筛?dòng)的模具中，壓制成形，壓成具有內(nèi)斜齒狀的壓坯，壓力為500-800Mpa，壓制密度為6.8-7.2g/cm3；C、燒結(jié)將上述壓制成形的壓坯在N2和H2還原氣氛燒結(jié)爐中，逐漸預(yù)燒結(jié)加熱升溫至700-900℃，正熱燒結(jié)1120-1150℃，保溫30分鐘以上，逐漸降溫冷卻至常溫，燒結(jié)成合金燒結(jié)體；D、整形將上述燒結(jié)后的壓坯用螺旋式壓模進(jìn)行壓制整形，使其具有規(guī)定的形狀、規(guī)定的密度及規(guī)定尺寸精度的壓件。E、熱處理將上述整形后的內(nèi)斜齒輪放入熱處理爐進(jìn)行淬火處理。
3.一種實(shí)施制造權(quán)利要求2所述的粉末冶金內(nèi)斜齒輪方法的模具，其特征在于它由上模、下模、中模(3)和芯棒構(gòu)件組成，上模包括上模沖(11)、上轉(zhuǎn)動(dòng)件(12)，上模沖(11)上端裝有上述上轉(zhuǎn)動(dòng)件(12)，其下部?jī)?nèi)孔有與芯棒(31)相配的內(nèi)螺旋齒，下模包括下模沖(21)、下轉(zhuǎn)動(dòng)件(22)、下模沖(21)下端裝有下傳動(dòng)件(22)，下模沖(21)上部?jī)?nèi)孔有與芯棒(31)相配的內(nèi)螺旋齒，中模(3)與下模沖(21)滑動(dòng)配合。芯棒構(gòu)件包括芯棒(31)、芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)件(32)，芯棒(31)上端置有與內(nèi)斜齒的內(nèi)螺旋齒相配的外螺旋齒，其下端裝有芯棒轉(zhuǎn)動(dòng)件(32)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粉末冶金內(nèi)斜齒輪，以重量百分比計(jì)，它含有合金元素Cu 1－3％、Ni 1－3％、Mo 0.1－1％，其余為Fe及不可避免的成分，該內(nèi)斜齒輪的螺旋角≤35°、壓力角為5°－25°、模數(shù)為0.5－2.5。它是將含Cu、Ni、Mo特殊合金元素的粉末合金配料混合、壓制成形、燒結(jié)、整形、制成的內(nèi)斜齒輪。制造該齒輪的模具是由上模、下模、中模(3)和芯棒構(gòu)件組成。該內(nèi)斜齒傳動(dòng)平穩(wěn)準(zhǔn)確，摩擦系數(shù)小，機(jī)械噪聲低，壓制金屬粉末成形時(shí)，采用專門設(shè)計(jì)的模具，模芯沿螺旋旋轉(zhuǎn)上升或下降進(jìn)行壓制，將旋轉(zhuǎn)壓制轉(zhuǎn)換成軸向壓制，芯棒易退出，能壓制出各種螺旋角的內(nèi)斜齒輪，實(shí)現(xiàn)無(wú)切削或少切削，節(jié)約原材料，采用本發(fā)明方法制造齒輪減少了不少工序，效率明顯提高，制造成本低。
文檔編號(hào)C22C38/16GK1528547SQ0315126
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月28日
發(fā)明者陳秀發(fā) 申請(qǐng)人:海安縣鷹球集團(tuán)有限公司