【關(guān)鍵詞】：粉末冶金;雙面齒輪;模架改造;光亮淬火
【摘要】：多臺階、形狀復(fù)雜、表面光亮的粉末冶金雙面齒輪原為國外廠家生產(chǎn)。作者通過采用ＦｅＣｕＣ材料,借助于改造壓機(jī)模架和壓模結(jié)構(gòu),以及采用光亮淬火處理研制出這種零件,其硬度可達(dá)到或超過ＨＲＣ30。
1　前言
粉末冶金方法可以成形近乎最終形狀的產(chǎn)品。但是,對于臺階較多,形狀較為復(fù)雜的零件,通常需要通過多功能的壓機(jī)和模架來完成產(chǎn)品的成形工序。如何對現(xiàn)有的普通壓機(jī)和模架進(jìn)行技術(shù)改造,使之能夠壓制異形多臺階零件,從而達(dá)到既提高原有設(shè)備水平,又可以節(jié)省投資和降低產(chǎn)品成本的目的,這是很多廠家所企盼解決的問題。同時(shí),用戶現(xiàn)在對產(chǎn)品性能和表面質(zhì)量的要求也越來越高,如何選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?使產(chǎn)品達(dá)到既有高的性能,又有良好的表面質(zhì)量,這也是實(shí)際生產(chǎn)中需要解決的問題。實(shí)踐證明,通過采用適當(dāng)?shù)姆椒?這些問題都是可以解決的[1,2]。
粉末冶金雙面齒輪,是一國外客戶要求提供的產(chǎn)品,產(chǎn)品形狀如圖1所示。該零件兩端為對稱的齒輪,中間是一環(huán)形帶,兩端面還各有一內(nèi)凹小臺階,環(huán)形帶鉆兩Ｍ8螺孔。要求材質(zhì)為ＦｅＣｕＣ,密度大于6.4ｇ/ｃｍ3,零件經(jīng)熱處理后表面硬度達(dá)到ＨＢ286(ＨＲＣ30)。該齒輪的特點(diǎn)是多臺階、形狀復(fù)雜,熱處理后要求表面光亮。此零件原為國外廠家生產(chǎn)。經(jīng)試制,我們成功制造出該產(chǎn)品。本文介紹該齒輪的研制過程。

2　試制工藝過程
試制工藝過程:
混料—成形—燒結(jié)—鉆孔、攻牙—熱處理—浸油—成品
混料于Ｖ型混粉機(jī)中進(jìn)行;在ＹＡ79125型液壓機(jī)上壓制;在推進(jìn)式燒結(jié)爐中燒結(jié),燒結(jié)溫度為1100℃,時(shí)間為90ｍｉｎ,分解氨氣氛保護(hù)。樣品燒結(jié)后進(jìn)行鉆孔,攻牙,淬火和低溫回火。最后在真空浸油機(jī)中浸油。

3　試制結(jié)果
3.1　成形該產(chǎn)品的難點(diǎn)在成形上。因該產(chǎn)品形狀為上、下各3個(gè)臺階,也就是說,成形時(shí)必須采用上、下各3個(gè)模沖。現(xiàn)有的ＹＡ79125型液壓機(jī)為單一上、下油缸,一般模架只配上、下各1個(gè)模沖,缺少成形多臺階件的功能。通過分析,我們把模具簡化為上、下各兩個(gè)模沖的結(jié)構(gòu),即將成形內(nèi)凹小臺階與端面合為1個(gè)模沖。同時(shí),對原有的普通模架進(jìn)行改造,使其具有雙下沖結(jié)構(gòu)。對上沖結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了改造,使其能安裝兩個(gè)模沖,并在外上沖附加了彈簧浮動(dòng)結(jié)構(gòu),保證壓制時(shí)粉料分布均勻,壓縮比一致。此外,在內(nèi)上沖增加了一脫模頂出機(jī)構(gòu)。壓制時(shí),外上沖先進(jìn)入陰模,進(jìn)入深度約兩倍于臺階的高度,內(nèi)上沖也跟著進(jìn)入陰模。隨后,外上沖相對內(nèi)上沖向上浮動(dòng),而外下沖和陰模則向下浮動(dòng),最后完成壓制。脫模時(shí),采用保護(hù)式脫模:兩上沖頂住壓坯,先拉下(脫出)陰模、外下沖和芯桿;然后,兩上沖上升,內(nèi)上沖在上升過程中依靠頂出機(jī)構(gòu)把壓坯從外上沖中頂出。
3.2　燒結(jié)燒結(jié)是控制產(chǎn)品性能的關(guān)鍵工序。為了使產(chǎn)品達(dá)到所要求的性能,必須控制好燒結(jié)質(zhì)量。一是控制變形,保證所要求的尺寸精度。主要保證燒結(jié)盒平整,排放產(chǎn)品時(shí)要排列整齊并留有間隙,防止升溫時(shí)膨脹和盒變形擠壓,控制升溫速度和降溫速度。二是控制化合碳含量,以使熱處理后產(chǎn)品達(dá)到所要求的組織和性能。因?yàn)椴捎梅纸獍睔夥?脫碳傾向較大,且脫碳不均勻,所以燒結(jié)時(shí)必須予以適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。采用在燒結(jié)盒內(nèi)加蓋和炭封的辦法得到了較滿意的效果。
炭封有效地減少了脫碳,使產(chǎn)品的組織和性能較為均勻。
3.3　熱處理
該產(chǎn)品表面質(zhì)量要求高,一般熱處理方法難以保證。所以我們采用網(wǎng)帶式連續(xù)光亮淬火爐進(jìn)行光亮淬火。加熱溫度為860℃,網(wǎng)速50ｍｍ/ｍｉｎ,分解氨氣氛保護(hù)。加熱后自動(dòng)淬入光亮油中,然后在200℃回火2ｈ。處理后表面光亮,硬度均勻,變形小。結(jié)果示于表2。從表2可看出,熱處理后尺寸均略有變化,主要為脹大,這可能是淬火后相變的緣故,但可控制在允許公差范圍內(nèi)。同時(shí),也可以看出,只要密度大于6.4ｇ/ｃｍ3,就能保證熱處理硬度大于ＨＲＣ30。

4　結(jié)論
(1)采用ＦｅＣｕＣ材料,壓制密度≥6.4ｇ/ｃｍ3,所制造的粉末冶金雙面齒輪,經(jīng)光亮淬火處理后硬度可達(dá)到或超過ＨＲＣ30。
(2)通過對ＹＡ79125型液壓機(jī)的模架和上模沖結(jié)構(gòu)的改造,成功地實(shí)現(xiàn)了壓制異型多臺階零件。
(3)對粉末冶金結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行光亮淬火處理,既達(dá)到所要求的性能,又得到了理想的表面質(zhì)量。