專利名稱：一種高性能粉末冶金溫壓從動齒輪及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于轎車、摩托車變速箱使用的從動齒輪及其生產(chǎn)方法，屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種高性能粉末冶金溫壓從動齒輪及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高和粉末冶金技術(shù)引進發(fā)展，粉末冶金機械零件的用途越來越廣，市場覆蓋面也越來越寬。充分發(fā)揮了粉末冶金技術(shù)節(jié)材、節(jié)能、節(jié)工時的卓越優(yōu)勢。特別是一些高性能粉末冶金結(jié)構(gòu)件，在化學(xué)成分和綜合機械性能方面，均能滿足較高的技術(shù)要求，而且逐步替代了鑄件、銅件、鋁件、合金鋼件。采用粉末冶金工藝生產(chǎn)的零部件是汽車、機床機械、電動工具、紡織機械等行業(yè)的發(fā)展方向，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，轎車和摩托車的變速箱使用的從動齒輪，都是通過機加工工藝生產(chǎn)的，其不足之處在于高性能從動齒輪的機加工工藝十分繁瑣，其耐磨性差、效率低、產(chǎn)品一致性差，并且高性能從動齒輪的運行噪音較大，且難以解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能一次成型，整體性能好，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，耐磨性高、運行噪音低，適用于轎車和摩托車的變速箱使用的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種工藝簡單，高 能粉末冶金溫壓從動齒輪一次成型，易于批量生產(chǎn)的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該高性能粉末冶金溫壓從動齒輪，其特征在于它主要由以下重量配比的組分制成水霧化鐵粉末100
份、銅粉1. 5—2份、鎳粉0. 8—1份、潤滑劑0. 8—1份和石墨粉末0. 8—1份。
所述的水霧化鐵粉末為萊鋼集團粉末冶金有限公司高性能水霧化鐵粉末，
牌號為LAP 100. 29。
所述的潤滑劑為微粉蠟。所述的石墨粉末為0#膠體石墨粉。
將水霧化鐵粉末與銅粉、鎳粉混合后，加入潤滑劑，可有效地降低粉末顆粒間的摩擦力，獲得具有高壓縮性的高合金溫壓粉末，再經(jīng)過溫壓加熱系統(tǒng)將高合金溫壓粉末均勻加熱至130。C，送至加熱到15(TC的模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯，然后經(jīng)燒結(jié)、珩齒、高頻淬火和內(nèi)孔精加工，從而制成高性能粉末冶金溫壓從動齒輪。
一種高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括以下步
驟
(1) 、原料混合
將100份水霧化鐵粉末與1. 5—2份銅粉、0. 8—1份鎳粉加入攪拌釜內(nèi)混合均勻；
(2) 、制取高合金溫壓粉末
在上述的水霧化鐵粉末、銅粉和鎳粉的混合物料中，加入0. 8—1份潤滑劑，再加入0.8—l份石墨粉末，經(jīng)攪拌制成高合金溫壓粉末；加入潤滑劑，目的是在粉末顆粒表面上形成一層均勻的薄膜，以便讓粉體具有防止污染和分層的特性，同時具有良好的流動性和可壓縮性，可以有效地降低粉末顆粒間的摩擦力，獲得具有高壓縮性的高合金溫壓粉末；該高合金溫壓粉末，其松比為3. 15g/cm3，流動性27s/50g，溫壓壓縮性為7. 4g/cm3;
(3) 、將高合金溫壓粉末在模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯
將高合金溫壓粉末通過溫壓加熱系統(tǒng)均勻加熱至13CTC，送至加熱到150°C的模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯；溫壓時，潤滑劑可在粉體表面鋪展和流動，并將其粘附于高合金溫壓粉末顆粒表面，從而提高潤滑劑的潤滑效果；
(4) 、制取高性能粉末冶金溫壓從動齒輪
把從動齒輪毛坯依次經(jīng)過燒結(jié)、珩齒、高頻淬火和內(nèi)孔精加工，最終制成高性能粉末冶金溫壓從動齒輪。
所述的溫壓加熱系統(tǒng)，包括微波加熱器、閉環(huán)控制器、計算機數(shù)控伺服驅(qū)動裝置、中間傳送料倉、模具加熱器和裝粉靴構(gòu)成，微波加熱器是采用微波加熱，由于微波加熱的加熱速度快，可大大減緩高合金溫壓粉末的氧化，并且適應(yīng)性強，為了克服高合金溫壓粉末體中空氣的絕熱作用，溫壓加熱系統(tǒng)使一個個高合金溫壓粉末顆粒暴露于一系列溫度可控的加熱表面，以保證傳熱均一；同時采用閉環(huán)控制器，防止發(fā)生過熱，影響高合金溫壓粉末的性能， 一旦高合金溫壓粉末全部均一地達(dá)到了所需溫度，即可通過溫度可控的輸送與供粉系統(tǒng)將其輸送到模架、模具腔中；
溫壓加熱系統(tǒng)是利用一能使高合金溫壓粉末溫度保持不變的中間傳送料倉，將加熱的高合金溫壓粉末以適合大小不同零件的容積與生產(chǎn)速率自動輸送到裝粉靴，通過計算機數(shù)控伺服驅(qū)動裝置控制裝粉靴的動作，使裝粉靴的容積一定、溫度可控，將溫差控制在土2'C范圍內(nèi)；模具的加熱也很重要，不僅是為了保證壓制成形的零件壓坯的質(zhì)量，也是為了保護模具和壓機結(jié)構(gòu)，將熱沖擊減小到最低限度，防止由于過熱而破壞高合金溫壓粉末顆粒的形態(tài)，溫壓加熱控制系統(tǒng)中裝有帶閉環(huán)控制器的模具加熱器，陰模采用電阻式加熱器加熱，并將熱電偶嵌入陰模中，以控制溫度，全部模具處于均一溫度狀態(tài)，以免由于溫度不均而導(dǎo)致模具部件不匹配，同時將陰模傳遞壓機機架的熱量減小到最低程度，以免損壞壓機。
所述的模架、模具，模具是由YG8、 WwCr4V為材料制成的，由于溫壓成形技術(shù)要求模具在13(TC-15(TC溫度下工作，模具容易退火，降低了模具的表面硬度及使用壽命，這就要求模具材質(zhì)具有高的表面硬度及在中、低溫下不易退火的性能，因此，選用YGs、 WwCr4V為模具材料，這樣從根本上解決了溫度對模
具的影響；模架為全自動分體式多級浮動模架，由于高性能粉末冶金溫壓從動齒輪截面積大，多臺階，結(jié)構(gòu)形狀很復(fù)雜，壓型難度特別大，因此，采用全自動分體式多級浮動模架；利用高精度的模具、模架加工設(shè)備，保證模具、模架的精度，使該產(chǎn)品實現(xiàn)一次成型，從而提高了高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的尺寸穩(wěn)定性和精度，使密度差減少到0. 05g/cm3。
所述的燒結(jié)為采用RCWJ-18型推桿式燒結(jié)爐在1150'C下燒結(jié)加熱，使生坯最終成型，燒結(jié)時間為四小時。
所述的珩齒，為以產(chǎn)品自身精度為基準(zhǔn)珩磨掉產(chǎn)品表面氧化層，以提高齒輪精度和表面光潔度，使其既能降低零部件的制造成本，又能避免出現(xiàn)剔齒應(yīng)力和變形，提高鐵基粉末冶金零部件的精度。
所述的高頻淬火，為采用高頻淬火機床對產(chǎn)品齒部進行局部熱處理，進一步提高產(chǎn)品硬度和強度，研究高頻淬火與冷卻速度間的關(guān)系，尋找到臨界冷卻速度。所述的內(nèi)孔精加工，為采用數(shù)控機床對產(chǎn)品內(nèi)孔進行高精度加工。 采用本發(fā)明制成的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪達(dá)到的技術(shù)要求指標(biāo)如
下
(1) 燒結(jié)密度》7.3g/cm3;
(2) 最大轉(zhuǎn)矩》72Temax(Nm);
(3) 抗拉強度》1000Mpa;
(4) 路試》60000Km無異常；
(5) 尺寸精度IT7級。
本發(fā)明的有益效果在于采用溫壓粉末、溫壓工藝生產(chǎn)高性能粉末冶金溫 壓從動齒輪與機加工工藝相比，由于采用溫壓技術(shù)生產(chǎn)的高性能粉末冶金溫壓 從動齒輪存在很多微小的孔隙，而這些孔隙對噪音起到了阻尼作用，降低了運 行噪音，同時生產(chǎn)成本降低了 43%，節(jié)能50%，人工費降低了 50%，使用壽命增 加一倍以上，具有較高的經(jīng)濟效益及社會效益。
具體實施例方式
實施例1:
采用本發(fā)明制造摩托車用從動齒輪。
一種摩托車用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特征在于它包 括以下步驟
(1) 、原料混合
將100份水霧化鐵粉末與1. 5份銅粉、0. 8份鎳粉加入攪拌釜內(nèi)混合均勻； 所述的水霧化鐵粉末為萊鋼集團粉末冶金有限公司高性能水霧化鐵粉末，牌號 為LAP100.29;所述的潤滑劑為微粉蠟；所述的石墨粉末為0#膠體石墨粉。
(2) 、制取高合金溫壓粉末在上述的水霧化鐵粉末、銅粉和鎳粉的混合物料中，加入0.8份潤滑劑， 再加入0.8份石墨粉末，經(jīng)攪拌制成高合金溫壓粉末；該高合金溫壓粉末，其 松比為3. 15g/cm3，流動性27s/50g，溫壓壓縮性為7. 4g/cm3;
(3) 、將高合金溫壓粉末在模架、模具中壓制成高密度的摩托車用從動齒 輪毛坯
將高合金溫壓粉末通過溫壓加熱系統(tǒng)均勻加熱至13(TC，送至加熱到150°C 的模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯；
(4) 、制取摩托車用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪
把從動齒輪毛坯依次經(jīng)過燒結(jié)、珩齒、高頻淬火和內(nèi)孔精加工，最終制成 摩托車用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪。
所述的溫壓加熱系統(tǒng)，包括微波加熱器、閉環(huán)控制器、計算機數(shù)控伺服驅(qū) 動裝置、中間傳送料倉、模具加熱器和裝粉靴構(gòu)成，微波加熱器是采用微波加 熱；采用閉環(huán)控制器，當(dāng)高合金溫壓粉末全部均一地達(dá)到了所需溫度，即可通 過溫度可控的輸送與供粉系統(tǒng)將其輸送到模架、模具腔中；
溫壓加熱系統(tǒng)是利用能使高合金溫壓粉末溫度保持不變的中間傳送料倉， 將加熱的高合金溫壓粉末以適合大小不同零件的容積與生產(chǎn)速率自動輸送到裝 粉靴，通過計算機數(shù)控伺服驅(qū)動裝置控制裝粉靴的動作，使裝粉靴的容積一定、 溫度可控，將溫差控制在士2-C范圍內(nèi)；
模具的加熱是為了保證壓制成形的零件壓坯的質(zhì)量，保護模具和壓機結(jié)構(gòu)， 溫壓加熱控制系統(tǒng)中裝有帶閉環(huán)控制器的模具加熱器，陰模采用電阻式加熱器 加熱，并將熱電偶嵌入陰模中。
所述的模架、模具，模具是由YGs、 WwCl"4V為材料制成的；模架為全自動分體式多級浮動模架；利用高精度的模具、模架加工設(shè)備，保證模具、模架的 精度，使該產(chǎn)品實現(xiàn)一次成型，從而提高了高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的尺
寸穩(wěn)定性和精度，使密度差減少到0. 05g/cm3。
所述的燒結(jié)為采用RCWJ-18型推桿式燒結(jié)爐在115(TC下燒結(jié)加熱，使 生坯最終成型，燒結(jié)時間為四小時。
所述的銜齒，為以產(chǎn)品自身精度為基準(zhǔn)珩磨掉產(chǎn)品表面氧化層，以提高齒 輪精度和表面光潔度。
所述的高頻淬火，為采用高頻淬火機床對產(chǎn)品齒部進行局部熱處理。
所述的內(nèi)孔精加工，為采用數(shù)控機床對產(chǎn)品內(nèi)孔進行高精度加工。 經(jīng)檢測，摩托車用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的技術(shù)要求指標(biāo)如下
(1) 、結(jié)密度》7.3g /cm3;
(2) 、最大轉(zhuǎn)矩》72Temax(Nm);
(3) 、抗拉強度》1000Mpa;
(4) 、路試》60Q00Km無異常；
(5) 、尺寸精度IT7級。 實施例2
采用本發(fā)明制造汽車變速箱用從動齒輪。
一種汽車變速箱用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特征在于 它包括以下步驟
(1)、原料混合
將100份水霧化鐵粉末與2份銅粉、l份鎳粉加入攪拌釜內(nèi)混合均勻；所述
的水霧化鐵粉末為萊鋼集團粉末冶金有限公司高性能水霧化鐵粉末，牌號為
LAP100. 29;所述的潤滑劑為微粉蠟；所述的石墨粉末為0#膠體石墨粉。(2) 、制取高合金溫壓粉末-
在上述的水霧化鐵粉末、銅粉和鎳粉的混合物料中，加入1份潤滑劑，再
加入1份石墨粉末，經(jīng)攪拌制成高合金溫壓粉末；該高合金溫壓粉末，其松比 為3. 15g/cm3，流動性27s/50g，溫壓壓縮性為7. 4g/cm3;
(3) 、將高合金溫壓粉末在模架、模具中壓制成高密度的汽車變速箱用從 動齒輪毛坯
將高合金溫壓粉末通過溫壓加熱系統(tǒng)均勻加熱至130°C,送至加熱到15CTC 的模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯；溫壓時，將壓制溫度控制在潤 滑劑玻璃化溫度之上的2。C左右的溫度范圍內(nèi)；
(4) 、制取汽車變速箱用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪
把從動齒輪毛坯依次經(jīng)過燒結(jié)、珩齒、高頻淬火和內(nèi)孔精加工，最終制成 汽車變速箱用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪。
所述的溫壓加熱系統(tǒng)，包括微波加熱器、閉環(huán)控制器、計算機數(shù)控伺服驅(qū) 動裝置、中間傳送料倉、模具加熱器和裝粉靴構(gòu)成，微波加熱器是采用微波加 熱；采用閉環(huán)控制器，當(dāng)高合金溫壓粉末全部均一地達(dá)到了所需溫度，即可通 過溫度可控的輸送與供粉系統(tǒng)將其輸送到模架、模具腔中；
溫壓加熱系統(tǒng)是利用能使高合金溫壓粉末溫度保持不變的中間傳送料倉， 將加熱的高合金溫壓粉末以適合大小不同零件的容積與生產(chǎn)速率自動輸送到裝 粉靴，通過計算機數(shù)控伺服驅(qū)動裝置控制裝粉靴的動作，使裝粉靴的容積一定、 溫度可控，將溫差控制在士2。C范圍內(nèi)；
模具的加熱是為了保證壓制成形的零件壓坯的質(zhì)量，保護模具和壓機結(jié)構(gòu)， 溫壓加熱控制系統(tǒng)中裝有帶閉環(huán)控制器的模具加熱器，陰模采用電阻式加熱器加熱，并將熱電偶嵌入陰模中。
所述的模架、模具，模具是由YGs、 WwCr4V為材料制成的；模架為全自動 分體式多級浮動模架；利用高精度的模具、模架加工設(shè)備，保證模具、模架的 精度，使該產(chǎn)品實現(xiàn)一次成型，從而提高了高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的尺 寸穩(wěn)定性和精度，使密度差減少到0. 05g/cm3。
所述的燒結(jié)為采用RCWJ-18型推桿式燒結(jié)爐在115(TC下燒結(jié)加熱，使 生坯最終成型，燒結(jié)時間為四小時。
所述的珩齒，為以產(chǎn)品自身精度為基準(zhǔn)珩磨掉產(chǎn)品表面氧化層，以提高齒 輪精度和表面光潔度。
所述的高頻淬火，為采用高頻淬火機床對產(chǎn)品齒部進行局部熱處理。
所述的內(nèi)孔精加工，為采用數(shù)控機床對產(chǎn)品內(nèi)孔進行高精度加工。 經(jīng)檢測，汽車變速箱用高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的技術(shù)要求指標(biāo)如下
(5) 、結(jié)密度》7.3g /cm3;
(6) 、最大轉(zhuǎn)矩》72Temax(Nm);
(7) 、抗拉強度》1000Mpa;
(8) 、路試》60000Km無異常；
(5)、尺寸精度IT7級。
權(quán)利要求
1、一種高性能粉末冶金溫壓從動齒輪，其特征在于它主要由以下重量配比的組分制成水霧化鐵粉末100份、銅粉1.5-2份、鎳粉0.8-1份、潤滑劑0.8-1份和石墨粉末0.8-1份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪，其特征在于所述 的潤滑劑為微粉蠟。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪，其特征在于所述 的石墨粉末為(T膠體石墨粉。
4、 一種高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括以下步驟(1) 、原料混合將100份水霧化鐵粉末與1. 5—2份銅粉、0. 8—1份鎳粉加入攪拌釜內(nèi)混合 均勻；(2) 、制取高合金溫壓粉末在上述的水霧化鐵粉末、銅粉和鎳粉的混合物料中，加入0. 8—1份潤滑劑， 再加入0. 8—1份石墨粉末，經(jīng)攪拌制成高合金溫壓粉末；該高合金溫壓粉末， 其松比為3. 15g/cm3，流動性27s/50g，溫壓壓縮性為7. 4g/cm3;(3) 、將高合金溫壓粉末在模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯 將高合金溫壓粉末通過溫壓加熱系統(tǒng)均勻加熱至130°C，送至加熱到150°C的模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯；(4) 、制取高性能粉末冶金溫壓從動齒輪把從動齒輪毛坯依次經(jīng)過燒結(jié)、珩齒、高頻淬火和內(nèi)孔精加工，最終制成 高性能粉末冶金溫壓從動齒輪。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特 征在于所述的溫壓加熱系統(tǒng)，包括微波加熱器、閉環(huán)控制器、計算機數(shù)控伺服 驅(qū)動裝置、中間傳送料倉、模具加熱器和裝粉靴構(gòu)成，微波加熱器是采用微波 加熱；在溫壓加熱控制系統(tǒng)中裝有帶閉環(huán)控制器的模具加熱器，陰模采用電阻 式加熱器加熱，并將熱電偶嵌入陰模中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特 征在于所述的模架、模具，模具是由YG" W^Cr4V為材料制成的；模架為全自 動分體式多級浮動模架。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特 征在于所述的燒結(jié)為采用RCWJ-18型推桿式燒結(jié)爐在115(TC下燒結(jié)加熱， 燒結(jié)時間為四小時。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高性能粉末冶金溫壓從動齒輪的生產(chǎn)方法，其特 征在于所述的珩齒，為以產(chǎn)品自身精度為基準(zhǔn)珩磨掉產(chǎn)品表面氧化層；所述的 高頻淬火，為采用高頻淬火機床對產(chǎn)品齒部進行局部熱處理；所述的內(nèi)孔精加 工，為采用數(shù)控機床對產(chǎn)品內(nèi)孔進行高精度加工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能粉末冶金溫壓從動齒輪及其生產(chǎn)方法，屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于它主要由以下重量配比的組分制成水霧化鐵粉末100份、銅粉1.5-2份、鎳粉0.8-1份、潤滑劑0.8-1份和石墨粉末0.8-1份，將上述物料經(jīng)攪拌制成高合金溫壓粉末，經(jīng)溫壓加熱系統(tǒng)均勻加熱至130℃，送至加熱到150℃的模架、模具中壓制成高密度的從動齒輪毛坯，然后經(jīng)燒結(jié)、珩齒、高頻淬火和內(nèi)孔精加工等工序制成。該高性能粉末冶金溫壓從動齒輪及其生產(chǎn)方法，降低了運行噪音，生產(chǎn)成本降低了43％，節(jié)能50％，人工費降低了50％，使用壽命增加一倍以上，具有較高的經(jīng)濟效益及社會效益。
文檔編號B22F3/16GK101598211SQ200910017080
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者李邦建, 趙文強 申請人:李邦建