一種粉末冶金齒輪或帶輪的制備方法與流程

本發(fā)明涉及粉末冶金零件的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種粉末冶金齒輪或帶輪的制備方法。

背景技術(shù)：

汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是降低能耗，減少排放，尤其是傳統(tǒng)的燃油汽車。因此，降低汽車的排量，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能就顯得尤為主要。歐盟規(guī)定車企2020年所銷售的95％的新車，二氧化碳排放必須達(dá)到每公里不超過95克的平均水平。在此背景下，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)成為行業(yè)的主力發(fā)動(dòng)機(jī)，一方面是車廠為了應(yīng)對(duì)世界各國(guó)的節(jié)能減排政策，增加自身產(chǎn)品的實(shí)力；另一方面是技術(shù)條件允許三缸布局的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)。以通過結(jié)合其它技術(shù)，使三缸機(jī)達(dá)到或超過四缸機(jī)的功率，從而實(shí)現(xiàn)降低能耗減少排放的目的。

目前，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)由于運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)本身噪音大，振動(dòng)大，導(dǎo)致汽車乘員的舒適性較差。為了減少抖動(dòng)、振動(dòng)，往往需設(shè)計(jì)平衡軸抵消缸體的不平衡，以充分發(fā)揮三缸機(jī)的節(jié)能、低成本的優(yōu)勢(shì)。平衡軸系統(tǒng)利用齒(帶)輪傳動(dòng)方式進(jìn)行工作，通過曲軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)固連的平衡軸驅(qū)動(dòng)齒(帶)輪、平衡軸從動(dòng)齒(帶)輪以及平衡軸運(yùn)行。單平衡軸可以平衡占整個(gè)振動(dòng)比例相當(dāng)大的一階振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)得到明顯改善。

現(xiàn)有技術(shù)中，平衡軸的齒(帶)輪一般采用鋼材加工，鋼材加工的齒(帶)輪噪音大、工序長(zhǎng)、成本高。因此，對(duì)于目前的齒(帶)輪制造方式，有待于做進(jìn)一步的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種工序短、成本低的粉末冶金齒輪或帶輪的制備方法，該方法制備的齒輪或帶輪減振基元與金屬部分結(jié)合強(qiáng)度高，有效提高了齒輪或帶輪的機(jī)械性能，降低了齒輪或帶輪的振動(dòng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種粉末冶金齒輪或帶輪的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)齒輪或帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：所述的齒輪或帶輪包括外齒圈、內(nèi)環(huán)、圓柱銷及橡膠圈，

所述外齒圈的外表面上具有若干個(gè)沿周向間隔布置的輪齒，所述外齒圈的中部開有前后貫通并成形為圓形的安裝孔，該安裝孔的內(nèi)壁上開有沿周向間隔布置的多個(gè)第一凹槽，所述內(nèi)環(huán)中間開設(shè)有前后貫通的軸孔，所述內(nèi)環(huán)上還開設(shè)有多個(gè)圍繞該軸孔間隔布置的通孔，所述內(nèi)環(huán)套置于外齒圈的安裝孔中并與外齒圈的內(nèi)壁之間形成有一間隙，且所述內(nèi)環(huán)的外周面上開有與第一凹槽相對(duì)布置的第二凹槽，所述圓柱銷橫向插置于第一凹槽與第二凹槽圍合成的空間中，所述橡膠圈通過向外齒圈與內(nèi)環(huán)之間的間隙中注塑獲得；

(2)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行充分混合；

(3)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；

(4)將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于連續(xù)燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050～1250℃，保溫時(shí)間大于20分鐘；將內(nèi)環(huán)套置在外齒圈的安裝孔中，然后將圓柱銷橫向插置在外齒圈的第一凹槽與內(nèi)環(huán)的第二凹槽圍合成的空間中并進(jìn)行焊接，使圓柱銷與外齒圈、內(nèi)環(huán)連接形成一個(gè)組合整體；或者

將內(nèi)環(huán)套置在外齒圈的安裝孔中，然后將圓柱銷橫向插置在外齒圈的第一凹槽與內(nèi)環(huán)的第二凹槽圍合成的空間中，并向該空間中放入釬焊劑，置于燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050～1250℃，保溫時(shí)間大于20分鐘；

(5)將步驟(4)所得組合整體進(jìn)行噴砂處理；

(6)將噴砂后的組合整體進(jìn)行鋅磷化處理，在組合整體的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(7)在鋅磷化處理后的組合整體的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(8)對(duì)涂膠后的組合整體進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(9)對(duì)步驟(8)所得齒輪或帶輪進(jìn)行硫化處理；

(10)對(duì)步驟(9)所得齒輪或帶輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(11)對(duì)步驟(10)所得齒輪或帶輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

在上述方案中，所述第一凹槽的個(gè)數(shù)為1～20個(gè)，該第一凹槽沿齒輪或帶輪圓周方向的長(zhǎng)度l1為1～40mm，沿齒輪或帶輪直徑方向的寬度l2為0.3～20mm，沿齒輪或帶輪軸向的深度h1為1～20mm，且該深度低于齒輪或帶輪軸向高度的80％。

所述第二凹槽的個(gè)數(shù)與第一凹槽相等，該第二凹槽沿齒輪或帶輪圓周方向的長(zhǎng)度l3為1～40mm，沿齒輪或帶輪直徑方向的寬度l4為0.3～20mm，沿齒輪或帶輪軸向的深度h2為1～20mm，且該深度低于齒輪或帶輪軸向高度的80％。

作為優(yōu)選，步驟(3)中模壓成型的溫度在130攝氏度以下，壓強(qiáng)為500～800mpa，成形密度為6.8～7.3g/cm³。

優(yōu)選地，步驟(4)中燒結(jié)的保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚夥铡?/p>

優(yōu)選地，按照重量百分比計(jì)，所述外齒圈的材料組成為0～5％cu，0～1.5％c，0～5.0％ni，0～3.0％mo，0～3.0％cr，雜質(zhì)含量小于2％，以及余量的fe。

優(yōu)選地，按照重量百分比計(jì)，所述內(nèi)環(huán)的材料組成為0～5％cu，0～1.5％c，0～4.0％ni，0～3.0％mo，0～3.0％cr，雜質(zhì)含量小于2％，以及余量的fe。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明在齒輪或帶輪的外齒圈的外表面及內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面上對(duì)應(yīng)設(shè)置了凹槽，并在該凹槽中放置圓柱銷，一方面焊接后便于將外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行初步連接，另一方面也可以對(duì)凹槽內(nèi)部空間形成一定的填充作用，增強(qiáng)注塑后橡膠圈與外齒圈、內(nèi)環(huán)之間的結(jié)合力；本發(fā)明的齒輪或帶輪在使用時(shí)，外齒圈所受到的部分力可通過圓柱銷傳遞給內(nèi)環(huán)，再通過齒輪或帶輪中間安裝的軸進(jìn)行傳遞，減少了橡膠圈的承受力，提高了橡膠圈與外齒圈、內(nèi)環(huán)之間連接的可靠性，使得減振基元與金屬部分結(jié)合強(qiáng)度高，有效提高了齒輪或帶輪的機(jī)械性能，提升了橡膠圈的安全系數(shù)及使用壽命，降低了齒輪或帶輪的振動(dòng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中齒輪或帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為沿圖1中a–a方向的剖面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中外齒圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為沿圖3中b–b方向的剖面圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中橡膠圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為沿圖5中c–c方向的剖面圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為沿圖7中d–d方向的剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1～8所示，本發(fā)明的齒輪或帶輪包括外齒圈1、內(nèi)環(huán)2、圓柱銷3及橡膠圈4。其中，外齒圈1的外表面上具有若干個(gè)沿周向間隔布置的輪齒11，外齒圈1的中部開有前后貫通并成形為圓形的安裝孔12，該安裝孔12的內(nèi)壁上開有沿周向間隔布置的多個(gè)第一凹槽13。內(nèi)環(huán)2中間開設(shè)有前后貫通的軸孔21，內(nèi)環(huán)2上還開設(shè)有多個(gè)圍繞該軸孔21間隔布置的通孔22，內(nèi)環(huán)2套置于外齒圈1的安裝孔12中并與外齒圈1的內(nèi)壁之間形成有一間隙5，且內(nèi)環(huán)2的外周面上開有與第一凹槽13相對(duì)布置的第二凹槽23，圓柱銷3橫向插置于第一凹槽13與第二凹槽23圍合成的空間6中，橡膠圈4通過向外齒圈1與內(nèi)環(huán)2之間的間隙5中注塑獲得。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例的粉末冶金齒輪的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：如圖1～8所示，齒輪的第一凹槽13個(gè)數(shù)為3個(gè)，該第一凹槽13沿齒輪圓周方向的長(zhǎng)度l1為5mm，沿齒輪直徑方向的寬度l2為2mm，沿齒輪軸向的深度h1為4mm，齒輪沿軸向的厚度為15mm。第二凹槽23的個(gè)數(shù)與第一凹槽13相等，該第二凹槽23沿齒輪圓周方向的長(zhǎng)度l3為2mm，沿齒輪直徑方向的寬度l4為5mm，沿齒輪軸向的深度h2為4mm。

按照重量百分比計(jì)，外齒圈的材料組成為1％cu，0.5％c，2％ni，以及余量的fe。

按照重量百分比計(jì)，內(nèi)環(huán)的材料組成為2％cu，0.8％c，2％ni，1.5％mo，以及余量的fe。

(2)將外齒圈1、內(nèi)環(huán)2的原料粉末分別在混料機(jī)中進(jìn)行充分混合，直至無肉眼可見的團(tuán)聚及偏析；

(3)將外齒圈1、內(nèi)環(huán)2的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；模壓成型的溫度為50攝氏度，壓強(qiáng)為700mpa，成形密度為7.0g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于連續(xù)燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1150℃，保溫時(shí)間50分鐘，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚夥眨?/p>

(5)將內(nèi)環(huán)2套置在外齒圈1的安裝孔12中，然后將圓柱銷3橫向插置在外齒圈1的第一凹槽13與內(nèi)環(huán)2的第二凹槽23圍合成的空間6中并進(jìn)行焊接，使圓柱銷3與外齒圈1、內(nèi)環(huán)2連接形成一個(gè)組合整體；

(6)將步驟(5)所得組合整體進(jìn)行噴砂、去焊渣處理；

(7)將噴砂后的組合整體進(jìn)行鋅磷化處理，在組合整體的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(8)在鋅磷化處理后的組合整體的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(9)在真空平板硫化機(jī)中對(duì)涂膠后的組合整體進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(10)對(duì)步驟(9)所得齒輪進(jìn)行硫化處理；

(11)對(duì)步驟(10)所得齒輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(12)對(duì)步驟(11)所得齒輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例的粉末冶金齒輪的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：齒輪的第一凹槽13的個(gè)數(shù)為3個(gè)，該第一凹槽沿齒輪圓周方向的長(zhǎng)度l1為10mm，沿齒輪直徑方向的寬度l2為5mm，沿齒輪軸向的深度h1為7mm，齒輪沿軸向的厚度為20mm。第二凹槽23的個(gè)數(shù)與第一凹槽13相等，該第二凹槽23沿齒輪圓周方向的長(zhǎng)度l3為10mm，沿齒輪直徑方向的寬度l4為5mm，沿齒輪軸向的深度h2為7mm。

按照重量百分比計(jì)，外齒圈的材料組成為1.5％cu，0.4％c，1.5％ni，1％mo，1.2％cr，以及余量的fe。

按照重量百分比計(jì)，內(nèi)環(huán)的材料組成為2％cu，1％c，2.5％ni，2.0％mo，1％cr，以及余量的fe。

(2)將外齒圈1、內(nèi)環(huán)2的原料粉末分別在混料機(jī)中進(jìn)行充分混合，直至無肉眼可見的團(tuán)聚及偏析；

(3)將外齒圈1、內(nèi)環(huán)2的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；模壓成型的溫度為25攝氏度，壓強(qiáng)為500mpa，成形密度為6.8g/cm³；

(4)將內(nèi)環(huán)2套置在外齒圈1的安裝孔12中，然后將圓柱銷3橫向插置在外齒圈1的第一凹槽13與內(nèi)環(huán)2的第二凹槽23圍合成的空間6中，并向該空間6中放入釬焊劑，置于燒結(jié)硬化爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050～1250℃，保溫時(shí)間大于20分鐘；

(5)燒結(jié)后的冷卻速度為每秒大于1攝氏度，燒結(jié)結(jié)束后進(jìn)行回火處理；

(6)將步驟(5)所得組合整體進(jìn)行噴砂處理；

(7)將噴砂后的組合整體進(jìn)行鋅磷化處理，在組合整體的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(8)在鋅磷化處理后的組合整體的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(9)在真空平板硫化機(jī)中對(duì)涂膠后的組合整體進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(10)對(duì)步驟(9)所得齒輪進(jìn)行硫化處理；

(11)對(duì)步驟(10)所得齒輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(12)對(duì)步驟(11)所得齒輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例的粉末冶金帶輪的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：帶輪的第一凹槽13的個(gè)數(shù)為4個(gè)，該第一凹槽13沿帶輪圓周方向的長(zhǎng)度l1為8mm，沿帶輪直徑方向的寬度l2為4mm，沿帶輪軸向的深度h1為3mm，帶輪沿軸向的厚度為12mm。第二凹槽23沿帶輪圓周方向的長(zhǎng)度l3為8mm，沿帶輪直徑方向的寬度l4為4mm，沿帶輪軸向的深度h2為3mm。

按照重量百分比計(jì)，外齒圈的材料組成為1.5％c，2％ni，1％mo，以及余量的fe。

按照重量百分比計(jì)，內(nèi)環(huán)的材料組成為1.5％c，1.5％ni，1％mo，2％cr，以及余量的fe。

(2)將外齒圈1、內(nèi)環(huán)2的原料粉末分別在混料機(jī)中進(jìn)行充分混合，直至無肉眼可見的團(tuán)聚及偏析；

(3)將外齒圈1、內(nèi)環(huán)2的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；模壓成型的溫度為80攝氏度，壓強(qiáng)為800mpa，成形密度為7.3g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于連續(xù)燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050℃，保溫時(shí)間為70分鐘，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚夥眨?/p>

(5)將內(nèi)環(huán)2套置在外齒圈1的安裝孔12中，然后將圓柱銷3橫向插置在外齒圈1的第一凹槽13與內(nèi)環(huán)2的第二凹槽23圍合成的空間6中并進(jìn)行焊接，使圓柱銷3與外齒圈1、內(nèi)環(huán)2連接形成一個(gè)組合整體；

(6)將步驟(5)所得組合整體進(jìn)行噴砂、去焊渣處理；

(7)將噴砂后的組合整體進(jìn)行鋅磷化處理，在組合整體的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(8)在鋅磷化處理后的組合整體的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(9)在真空平板硫化機(jī)中對(duì)涂膠后的組合整體進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(10)對(duì)步驟(9)所得帶輪進(jìn)行硫化處理；

(11)對(duì)步驟(10)所得帶輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(12)對(duì)步驟(11)所得帶輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。