一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法，配比合适的粉末冶金材料进行压制成形，成形的预链轮生坯相对成品链轮在齿面位置留有合适的齿面裕料，预链轮生坯烧结后，在精整压机上用模具挤压预链轮齿部裕料进行齿部表面致密化，齿面0.4mm深内密度达到7.55g/cm3以上，其他部位密度在6.95g/cm3以上，去毛刺后链轮在离子氮化设备内进行离子氮化，链轮齿部从齿顶到齿根均匀氮化，氮化白亮层深度3～10um,齿面硬度≥800HV。本发明专利技术创造性地将表面致密化技术和离子氮化技术有机结合应用到粉末冶金链轮的生产中，实现了低成本、高效率生产高精度、耐磨损链轮的目的。

A powder metallurgy method for producing high precision and wear resistant sprocket

Powder metallurgy preparation method of the invention relates to a high precision and abrasion wheel, the suitable ratio of powder metallurgy materials forming, pre forming whorls of relative product chain sprocket in the tooth position have the right margin of tooth surface material, pre sintering, extrusion billet in whorls of chain, chain wheel tooth part material pre margin for tooth surface densification by die on finishing machine, tooth surface 0.4mm depth density reached more than 7.55g/cm3, the density of other parts in 6.95g/cm3 above, deburring after ion nitriding ion nitriding in sprocket device, sprocket tooth part from the tooth top to the root of uniform nitriding, nitride white layer depth of 3 ~ 10um. Tooth surface hardness is greater than or equal to 800HV. The invention creatively combines the surface densification technology and the ion nitriding technology into the production of the powder metallurgy chain wheel, and realizes the purpose of producing the high precision and wear resistant sprocket wheel with low cost and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法
本专利技术属于机械零部件的粉末冶金加工
，特别涉及一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法。
技术介绍
链轮齿部长期与链条摩擦，同时承受一定的弯应力，工作条件恶劣，齿部硬度和耐磨性要求高，且形状复杂，尺寸和位置精度要求高。由于汽车发动机低噪声化需求，将滚子链条系统更换为无声链条系统逐渐普及，滚子链条的摩擦包括转动摩擦和滑动摩擦，而无声链条系统大体上只产生滑动摩擦，因此无声链条链轮比滚子链磨耗严重，对链轮齿部耐磨性要求更高。客户对链轮的精度和耐磨性要求越来越高。高精度、耐磨损链轮传统的制备方法是如下三种：（1）钢材切齿精加工制作，这种生产方法的缺点是效率低、能耗高、材料利用率低，成本高。（2）钢材冷挤压成形，模具耗损大，成本高。（3）粉末冶金工艺通过渗碳或高频淬火提高齿部硬度的方法制作，这种方法生产的链轮齿部密度低、硬度低、耐磨性差、变形大、精度低，产品使用寿命短，链轮质量满足不了使用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统技术存在的缺陷，创造性地将表面致密化技术和离子氮化技术有机结合应用到粉末冶金链轮的生产中，提供了一种低成本、高效率生产的高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法。实现本专利技术目的的技术方案是：一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法，包括以下步骤：1）配料：按质量百分比配制金属粉末原料，其配比为：Cu：1.3～2.4%，C：0.5～0.9%，Mo：<1.0%，剩余为Fe和不可避免的杂质；该配方材料压制性能好、烧结尺寸稳定。2）成形：将配制完毕的粉末冶金原料放入成形机的模具中压制成密度为6.95～7.05g/cm3的齿部各区域留有合适的齿面裕料/材料储积的预链轮生坯；预链轮生坯各部位分割密度均匀，整体密度和齿部密度均达到6.95～7.05g/cm3；3）烧结：将成形的预链轮生坯放入到高温连续网带炉内烧结；4）挤压：在精整压机上用模具挤压预链轮齿部裕料/材料储积，进行齿部表面致密化，以减少和消除孔隙对离子氮化的不利影响，使得齿面0～0.4mm深度位置的密度＞7.55g/cm3，其他部位密度＞6.95g/cm3；5）去毛刺：用全自动刷毛边机去除产品毛刺；6）离子氮化：将去毛刺后的产品置于离子氮化设备中进行氮化处理，链轮齿部从齿顶到齿根均匀氮化，产生3～10um深度的氮化白亮层,齿面硬度≥800HV，链轮齿部以外的其他位置没有被氮化，保持了原有的机械性能；7）品检、出货。上述技术方案所述步骤3）中，具体包括以下步骤：a．成形的预链轮生坯先在高温连续网带炉中预热5～10分钟，预热温度为600～800℃，b．控制温度在1100～1150℃，保温烧结20～45分钟，c．在保护气氛下，逐步冷却至室温.烧结气氛的CO2含量为0.3～0.5%，防止烧结体出现脱碳或渗碳的现象。该原料成形的生坯在连续网带炉经过1120℃烧结后其尺寸变化接近于零。上述技术方案所述步骤6）中，离子氮化处理的工序流程包括：清洗、装炉、屏蔽、打弧升温、保温、冷却出炉，离子氮化处理温度530～540℃，保温5～6小时。)采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：（1）本专利技术与传统的钢材切齿机加工和钢材冷挤压成形两种技术比较，本专利技术生产的高精度、耐磨损粉末冶金链轮的材料利用率接近100%，生产效率高，废品率低，易于生产操作、适合批量生产，生产成本能降低30%～50%，链轮精度高、一致性好、耐磨损、使用寿命长。主要使用性能达到了16MnCr5合金钢机加工链轮热处理后的效果，满足使用需求。（2）本专利技术与传统的粉末冶金工艺通过渗碳或高频淬火提高齿部硬度的技术比较，本专利技术生产的高精度、耐磨损粉末冶金链轮，齿面有3～10um深度氮化白亮层,齿面硬度≥800HV，链轮具有很好的抗磨损、抗擦伤和抗胶合的性能。（3）本专利技术的离子氮化的链轮齿面硬度高、热稳定性好、摩擦系数小，在500℃～600℃高温下其硬度无明显下降，同时在氮化层内形成了更大的压应力，在交变载荷作用下表现出更高的疲劳极限性能，链轮疲劳极限可提高约15～35%，因此离子氮化链轮的使用寿命得到了很大提高。（4）传统的渗碳链轮变形大、齿面硬度低、耐磨性差，硬度在温度高于200℃时即开始下降，并逐渐失去其耐磨性减少使用寿命，产品合格率低，成本高；高频淬火链轮在生产过程中易产生淬火裂纹、产品报废率高，齿部变形大、精度低，产品外观产生冷却液斑点，高频淬火工程之后还要追加回火和磁粉探伤全检工程，制造成本高。这些缺陷在本专利技术的技术方案中都得到了很好的解决，本专利技术相对上述渗碳或高频淬火工艺在生产链轮的成本上能降低15%以上。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：图1为本专利技术的汽车无声链条系统用链轮的示意图。具体实施方式（实施例1）一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法，包括如下步骤：（1）配料：混合粉末冶金组份，其质量百分比为：Cu：1.3%,C：0.9%,Mo：0.9%，剩余为Fe和不可避免的杂质。（2）成形：采用250吨粉末成形机，在模具中初步成形为“预链轮”形状，成形的预链轮生坯分割密度均匀，整体密度和齿部密度均达到6.95g/cm3。（3）烧结：将成形生坯置于高温网带炉中进行烧结处理。成形生坯首先在高温网带炉中经过10分钟预热，预热阶段的温度区间是600℃，然后在1100℃下保温30分钟，最后在保护气氛下逐步冷却至室温，烧结气氛的CO2含量控制在0.3%，防止烧结体出现脱碳或渗碳的现象；（4）挤压：在机械式250吨精整压机上，用模具挤压对链轮齿部进行表面致密化，链轮齿部表面致密化后，齿面0～0.4mm深度处密度在7.55g/cm3以上，其他部位密度在6.95g/cm3以上。（5）去毛刺：用全自动刷毛边机去毛刺。（6）离子氮化：将去毛刺后的产品置于氮化炉中进行离子氮化，氮化处理温度540℃，保温时间6小时。（7）品检，出货。合格品的主要指标如下：要求规格值产品实际值氮化白亮层深度3～10um7um齿面硬度＞800HV840HV齿面轮廓度0.05mmMAX0.04mm端面平行度0.05mmMAX0.03mm端面对中心孔的垂直度0.05mmMAX0.03mm（实施例2）一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法，包括如下步骤：（1）配料：混合粉末冶金组份，其质量百分比为：Cu：1.6%,C：0.7%,Mo：0.7%，剩余为Fe和不可避免的杂质。（2）成形：采用250吨粉末成形机在模具中初步成形为“预链轮”形状，成形的预链轮生坯分割密度均匀，整体密度和齿部密度均达到7.00g/cm3。（3）烧结：将成形的预链轮生坯置于高温连续网带炉中进行烧结处理。成形的预链轮生坯首先在高温连续网带炉中经过10分钟预热，预热阶段的温度区间是800℃；然后在1120℃下保温30分钟，最后在保护气氛下逐步冷却至室温；烧结气氛的CO2含量控制在0.3%，防止烧结体出现脱碳或渗碳的现象。（4）挤压：在机械式250吨精整压机上用模具挤压对链轮齿部进行表面致密化，链轮齿部表面致密化后，齿面0～0.4mm深度处密度在7.55g/cm3以上，其他部位密度在6.95g/cm3以上。（5）去毛刺：用全自动刷毛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）配料：按质量百分比配制金属粉末原料，其配比为：Cu：1.3～2.4%， C：0.5～0.9%，Mo：<1.0%，剩余为Fe和杂质；2）成形：将配制完毕的粉末冶金原料放入成形机的模具中压制成密度为6.95～7.05 g/ cm

【技术特征摘要】
1.一种高精度、耐磨损链轮的粉末冶金制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）配料：按质量百分比配制金属粉末原料，其配比为：Cu：1.3～2.4%，C：0.5～0.9%，Mo：<1.0%，剩余为Fe和杂质；2）成形：将配制完毕的粉末冶金原料放入成形机的模具中压制成密度为6.95～7.05g/cm3的齿部各区域留有齿面裕料的预链轮生坯；3）烧结：将成形的预链轮生坯放入到高温连续网带炉内烧结；4）挤压：在精整压机上用模具挤压预链轮齿部裕料，进行齿部表面致密化，减少和消除孔隙对离子氮化的不利影响，使得齿面0～0.4mm深度位置的密度＞7.55g/cm3，其他部位密度＞6.95g/cm3；5）去毛刺：用全自动刷毛边机去除产品毛刺；6）离子氮化：将去毛刺后的产品置于离子氮化设备中进行氮化处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏敏，施昌旭，石小荣，黄亿奇，戴定中，
申请(专利权)人：江苏智造新材有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32