一種鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件及其生產(chǎn)工藝，屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件由以下質(zhì)量百分比的成份組成：銅粉：1.5-1.85%，石墨：0.7-0.8%，硬脂酸鋅：0.3-0.8%，余量為水霧化鐵粉。其中水霧化鐵粉由兩種不同粒徑的水霧化鐵粉復(fù)配而成，75μm-150μm粒徑的水霧化鐵粉占總水霧化鐵粉的75-85%，20μm-45μm粒徑的水霧化鐵粉占總水霧化鐵粉的15-25%。并涉及了該鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，其硬度和抗拉強(qiáng)度高，內(nèi)孔尺寸精度和形位公差保證在尺寸精度7級(jí)以上。
【專利說明】—種鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件及其生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件及其生產(chǎn)工藝，屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代汽車的冷卻風(fēng)葉嵌件，一般采用鋅合金壓鑄成型，經(jīng)表面噴砂時(shí)效整形后在注塑機(jī)上直接鑲嵌在冷卻風(fēng)葉中。但這種鋅合金冷卻風(fēng)葉安裝在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)前面，在惡劣的氣候條件下長(zhǎng)期使用，用戶沒有能力進(jìn)行清洗和潤(rùn)滑，而鋅合金本身抗蝕性差，易在這樣的環(huán)境下產(chǎn)生晶間腐蝕使風(fēng)葉嵌件老化同時(shí)也會(huì)使相配合的軸產(chǎn)生腐蝕生銹間隙松動(dòng)甚至斷裂。此外，在頻繁的汽車運(yùn)動(dòng)過程中由于間隙增大導(dǎo)致內(nèi)孔變形，最后風(fēng)葉打滑不轉(zhuǎn)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫升高而發(fā)生故障。
[0003]而粉末冶金是一項(xiàng)集材料制備與零件成形于一體，節(jié)能、節(jié)材、高效、近凈成形、無(少)污染的先進(jìn)制造技術(shù)，在材料和零件制造業(yè)具有不可替代的地位和作用，是提高材料性能和發(fā)展新材料的重要手段。粉末冶金材料是基體和空隙的復(fù)合體，而空隙是其固有特性，空隙的存在降低了有效承載面積，增加了應(yīng)力集中的可能性，它能引起裂紋，降低韌性和疲勞強(qiáng)度。
[0004]近幾年來，粉末冶金工藝的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)越來越被人們所認(rèn)可，粉末冶金機(jī)械零件的用途也越來越廣，市場(chǎng)覆蓋面也越來越寬，特別是鐵基粉末冶金零件的需求量隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而不斷增加?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于鐵基粉末冶金冷卻風(fēng)機(jī)嵌件的研究報(bào)道則較少。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種物理性能好，尺寸精度高，硬度高，抗蝕性好的大風(fēng)葉嵌件。
[0006]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)施:一種鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件，所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件由以下質(zhì)量百分比的成份組成:銅粉:1.50-1.85%，石墨:0.70-0.80%，硬脂酸鋅:0.30-0.80%，余量為水霧化鐵粉。
[0007]本發(fā)明以水霧化鐵粉為主，加入適量的成型添加劑硬脂酸鋅、銅粉、石墨，使鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的原料配伍更加合理。此外，本發(fā)明采用的水霧化鐵粉在壓制生產(chǎn)時(shí)只需要一次壓制成型即可，在提高產(chǎn)品耐腐蝕性能的同時(shí)可降低生產(chǎn)成本。
[0008]在上述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件中，作為優(yōu)選，所述的水霧化鐵粉由兩種不同粒徑的水霧化鐵粉復(fù)配而成，其中75 μ m-150 μ m粒徑的水霧化鐵粉占總水霧化鐵粉的75-85%，20 μ m-45 μ m粒徑的水霧化鐵粉占總水霧化鐵粉的15_25%。與普通的水霧化鐵粉相比，本發(fā)明所采用的水霧化鐵粉是兩種不同粒徑的水霧化鐵粉復(fù)配而成，不用粒徑的混合物可使鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的粉末顆粒在成型過程中更加均勻地分布。
[0009]在上述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件中，作為優(yōu)選，所述的水霧化鐵粉松裝密度為2.95-3.5g/cm3,壓縮性為7.0-7.30，鐵粉流動(dòng)性為20-31s/50g。隨著顆粒粒徑減小，鐵粉的流動(dòng)性降低、松裝密度增大，而顆粒粒徑大的粉末其壓縮系數(shù)大，粉末屈服強(qiáng)度低，壓縮性好。在總孔隙度相當(dāng)?shù)那闆r下，粉末粒徑小的壓坯其孔隙尺寸較小、孔隙數(shù)量較多、孔隙的分布較均勻。本發(fā)明采用75 μ m-150 μ m和20 μ m-45 μ m兩種不同粒徑的水霧化鐵粉以不同比例搭配，通過控制粒度搭配，使鐵粉松裝密度在2.95-3.5g/cm3，壓縮性為7.0-7.30，鐵粉流動(dòng)性在20-31s/50g的范圍內(nèi)變化。
[0010]本發(fā)明在鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的原料中加入銅粉，可通過提高大風(fēng)葉嵌件的最終密度來提高導(dǎo)電性和熱導(dǎo)率，通過控制大風(fēng)葉嵌件的孔隙率，達(dá)到良好的潤(rùn)滑效果。
[0011]石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、滲透率低等特點(diǎn)，且膨脹系數(shù)小，能耐急冷急熱的變化，因此，在鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的原料中加入石墨不僅可以防腐、防銹，還具有良好的潤(rùn)滑作用。從而提高鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的抗腐蝕性能，并使鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件不會(huì)由于干摩擦而導(dǎo)致風(fēng)葉嵌件內(nèi)孔的變形，進(jìn)而提高大風(fēng)葉嵌件的使用壽命。
[0012]在上述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件中，作為優(yōu)選，所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件由以下質(zhì)量百分比的成分組成:銅粉:1.75%，石墨:0.75%，硬脂酸鋅:0.50%，余量為水霧化鐵粉。
[0013]在上述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件中，作為優(yōu)選，所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件由以下質(zhì)量百分比的成分組成:銅粉:1.55%，石墨:0.80%，硬脂酸鋅:0.40%，余量為水霧化鐵粉。
[0014]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種上述鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝，所述的生產(chǎn)工藝包括以下步驟:
[0015]S1、混料:按所述鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的質(zhì)量百分比稱取原料，將稱取好的原料倒入粉末混料機(jī)混合，得均勻的鐵基粉末混合物；
[0016]S2、壓制成型:將步驟SI中的鐵基粉末混合物送入成型機(jī)中，采用一次壓制成型法制得大風(fēng)葉嵌件壞件；
[0017]S3、燒結(jié):將步驟S2中制得的大風(fēng)葉嵌件壞件置于平板墊上送入燒結(jié)爐中，在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，得到大風(fēng)葉嵌件半成品；
[0018]S4、研磨:將步驟S3中制得的大風(fēng)葉嵌件半成品和磨料按1:1-3的比例混合放入震動(dòng)研磨機(jī)中，并加入防銹劑和光亮劑進(jìn)行共振研磨；
[0019]S5、后處理:將共振研磨后的大風(fēng)葉嵌件半成品先后進(jìn)行超聲波清洗和蒸氣處理，最后浸入70-90°C的熱油中真空處理20-40min，得最終產(chǎn)品鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件。
[0020]因?yàn)楸景l(fā)明采用水霧化鐵粉為主要原料，固可以先采用一次壓制成型法，然后在特定的時(shí)間和溫度以及氣體的保護(hù)下保溫?zé)Y(jié)，保證零件在不同溫度下有充足的條件進(jìn)行金相轉(zhuǎn)變，然后進(jìn)行研磨、超聲波清洗、水蒸氣處理，真空浸油得最終產(chǎn)品鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件。
[0021]在上述鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝中，作為優(yōu)選，步驟S2中所述壓制成型的壓力為650-700Mpa，保壓時(shí)間2_4s。進(jìn)一步優(yōu)選，所述壓制成型的壓力為680_700Mpa，保壓時(shí)間2-4S。
[0022]在上述鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝中，作為優(yōu)選，步驟S3中所述的燒結(jié)步驟為:先在500-750°C下脫蠟預(yù)燒，然后在940-960°C下保溫?zé)Y(jié)15_30min，接著在1070-1110°C下保溫?zé)Y(jié)15-30min，然后在1115_1130°C下保溫?zé)Y(jié)40_50min，最后在1080-1110°C下預(yù)冷10-30min后隨爐冷卻。本發(fā)明在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚夥者€原保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，從940°C至1130°C按工藝溫度曲線設(shè)定其燒結(jié)保溫時(shí)間，使零件在不同時(shí)間不同溫度下保溫?zé)Y(jié)，整過燒結(jié)過程時(shí)間為4-4.5小時(shí)，既保證了大風(fēng)葉嵌件壞件不氧化或不產(chǎn)生氧化皮，又保證了大風(fēng)葉嵌件壞件在不同溫度下有充足的條件進(jìn)行金相轉(zhuǎn)變。其中，步驟S3中所述的平板墊為耐高溫復(fù)合材料平板墊，可以防止大風(fēng)葉嵌件壞件在高溫?zé)Y(jié)時(shí)變形，從而保證了產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性和精度。
[0023]在上述鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝中，作為優(yōu)選，步驟S4中所述的磨料為碳化硅磨料、白剛玉磨料、棕剛玉磨料中的一種或多種。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的磨料為碳化硅磨料。所述的防銹劑可采用現(xiàn)有技術(shù)中普通的防銹劑，所述的光亮劑可采用現(xiàn)有技術(shù)中普通的拋光液。本發(fā)明對(duì)燒結(jié)后的大風(fēng)葉嵌件半成品加入磨料共振研磨可以有效地去除毛刺，同時(shí)研磨過程中，加入防銹劑和光亮劑可以有效的防止零件在研磨過程發(fā)生氧化，并使零件表面光亮。
[0024]通過熱處理還可以提高大風(fēng)葉嵌件的表面硬度，并提高大風(fēng)葉嵌件的耐磨性能。其原因在于，與成分相同的致密材料相比，本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的組織內(nèi)含有一定的孔隙，具有硬度低、耐腐蝕性與氣密性差等特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行水蒸汽處理后，會(huì)在其表面生成一種硬且致密、與鐵基體牢固粘結(jié)的以Fe3O4為主體的氧化層，可以較大地提高燒結(jié)鐵基材料的硬度、抗壓強(qiáng)度、耐銹蝕性、耐磨性以及氣密性等性能指標(biāo)，并且在用做封口處理時(shí)，其成本大約只有滲銅的15%，浸塑料的30%，可大大地降低生產(chǎn)成本。一方面，本發(fā)明對(duì)水蒸汽處理后的大風(fēng)葉嵌件進(jìn)行超聲波清洗既可以提高清洗速度快，提高生產(chǎn)效率，提高清洗效果，又可以對(duì)深孔、細(xì)縫和工伯隱蔽處亦可清洗干凈，從而節(jié)省溶劑、熱能、工作場(chǎng)地和人工等成本。另一方面，大風(fēng)葉嵌件受環(huán)境氣氛中水汽、氧氣、酸、堿、鹽和碳化物等物質(zhì)的影響，在一定的溫度、濕度和時(shí)間延續(xù)的條件下，會(huì)發(fā)生物理、化學(xué)的變化而發(fā)生銹蝕，將超聲波清洗后的大風(fēng)葉嵌件浸防銹油后可有效地防止大風(fēng)葉嵌件發(fā)生銹蝕。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1、本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件通過合理配伍其原料，使其具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，不會(huì)在惡劣的環(huán)境下發(fā)生腐蝕，還使其具有潤(rùn)滑作用不會(huì)由于干摩擦而導(dǎo)致風(fēng)葉嵌件內(nèi)孔的變形，從而提聞其使用壽命。
[0027]2、本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的內(nèi)孔尺寸精度和形位公差能通過模具保證在尺寸精度7級(jí)以上，孔對(duì)稱度為0.03毫米，粗糙度可以達(dá)到Ra0.8，尺寸一致性為100%，壓制密度為6.9g/cm3以上。
[0028]3、本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件通過原料的合理配伍以及特定的生產(chǎn)工藝，使其硬度達(dá)HB120-140，抗拉強(qiáng)度300N/m2。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件中環(huán)形墊塊的平面結(jié)構(gòu)示意圖。[0032]圖4為本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件中環(huán)形墊塊過渡面為平面的截面圖。
[0033]圖5為本發(fā)明鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件中環(huán)形墊塊過渡面為弧形面的截面圖。
[0034]圖中，100、嵌件本體；110、圓形軸心柱；111、裝配孔；120、熱熔槽；130、第一缺口 ；140、安裝部；141、安裝孔；200、環(huán)形墊塊；210、通孔；220、第二缺口 ；230、第二安裝部；231、第二安裝孔；240、第一過度面。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0036]如圖1-5所示，本發(fā)明的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件，包括嵌件本體，所述嵌件本體中部開設(shè)有裝配孔，所述嵌件本體上表面設(shè)有一圈熱熔槽，所述熱熔槽位于裝配孔外圍且與裝配孔同軸，所述嵌件本體外側(cè)壁上均勻開設(shè)有若干弧形缺口，任意相鄰兩缺口間形成一安裝部，每個(gè)安裝部上分別開設(shè)有若干用于安裝葉片的第一安裝孔，所述嵌件本體上表面設(shè)置有環(huán)形墊塊，所述環(huán)形墊塊位于熱熔槽外圍且與裝配孔同軸，環(huán)形墊塊邊緣開設(shè)有若干與第一安裝孔同軸的第二安裝孔，所述環(huán)形墊塊周緣具有第一過渡面，所述過渡面為自環(huán)形墊塊上表面至下表面逐漸向外傾斜的平面，環(huán)形墊塊下表面周緣與嵌件本體外周緣重合，所述環(huán)形墊塊隨嵌件本體旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0037]表1:本發(fā)明實(shí)施例1-3鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的組成成份及質(zhì)量百分比
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件，其特征在于，所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件由以下質(zhì)量百分比的成份組成:銅粉:1.50-1.85%，石墨:0.70-0.80%，硬脂酸鋅:0.30-0.80%，余量為水霧化鐵粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件，其特征在于，所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件由以下質(zhì)量百分比的成分組成:銅粉:1.75%，石墨:0.75%，硬脂酸鋅:0.50%，余量為水霧化鐵粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件，其特征在于，所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件由以下質(zhì)量百分比的成分組成:銅粉:1.55%，石墨:0.80%，硬脂酸鋅:0.40%,余量為水霧化鐵粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件，其特征在于，所述的水霧化鐵粉由兩種不同粒徑的水霧化鐵粉復(fù)配而成，其中75 μ m-150 μ m粒徑的水霧化鐵粉占總水霧化鐵粉的75-85%，20 μ m-45 μ m粒徑的水霧化鐵粉占總水霧化鐵粉的15_25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件，其特征在于，所述水霧化鐵粉松裝密度為2.95-3.5g/cm3，壓縮性為7.0-7.30，鐵粉流動(dòng)性為20-31s/50g。
6.一種如權(quán)利要求1中所述鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的生產(chǎn)工藝包括以下步驟: 51、混料:按所述鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的組成成份及其質(zhì)量百分比稱取原料，將稱取好的原料倒入粉末混料機(jī)混合，得均勻的鐵基粉末混合物； 52、壓制成型:將步 驟SI中的鐵基粉末混合物送入成型機(jī)中，采用一次壓制成型法制得大風(fēng)葉嵌件壞件； 53、燒結(jié):將步驟S2中制得的大風(fēng)葉嵌件壞件置于平板墊上送入燒結(jié)爐中，在氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，得到大風(fēng)葉嵌件半成品； 54、研磨:將步驟S3中制得的大風(fēng)葉嵌件半成品和磨料按1:1-3的比例混合放入震動(dòng)研磨機(jī)中，并加入防銹劑和光亮劑進(jìn)行共振研磨。 55、熱處理:將共振研磨后的大風(fēng)葉嵌件半成品先后進(jìn)行超聲波清洗然后進(jìn)行蒸氣處理，最后浸入70-90°C的熱油中真空處理20-40min，得最終產(chǎn)品鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟S2中所述壓制成型的壓力為650-700Mpa，保壓時(shí)間2_4s。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟S2中所述壓制成型的壓力為680-700Mpa，保壓時(shí)間2_4s。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟S3中所述的燒結(jié)步驟為:先在500-750°C下脫蠟預(yù)燒，然后在940-960°C下保溫?zé)Y(jié)15-30min，接著在1070-1110°C保溫?zé)Y(jié)15_30min，然后在1115_1130°C下保溫?zé)Y(jié)40-50min，最后在1080-1110°C下預(yù)冷10_30min后隨爐冷卻。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵基粉末冶金大風(fēng)葉嵌件的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的磨料為碳化硅磨料、白剛玉磨料、棕剛玉磨料中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】C22C33/02GK103894598SQ201410081837
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】鄔建堯, 呂國(guó)飛 申請(qǐng)人:寧波瑞豐汽車零部件有限公司