一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法，包括以下步骤：步骤1、混料，即将以下组分进行混合均匀：水雾化的铜粉，颗粒大小在10-25μm之间，加入量占总重量的2.3％-2.7％；石墨，占总重量的0.4％-0.7％；硫化锰，加入量占总重量的0.0％-0.5％；同时在混料后期，加入占总重量的0.5％-0.9％的润滑剂；其余成分是水雾化铁粉；步骤2、粉末压制；步骤3、称重；步骤4、预烧结；步骤5、喷丸密封；步骤6、烧结；步骤7、锻造；步骤8、去闪边；步骤9、抛丸强化；步骤10、磨双面。本发明专利技术所生产出的连杆有足够高的硬度和强度，根除了粉锻连杆经常出现的氧化物穿入、氧化物网络及完全脱碳层，不需要额外的热处理，比如淬火、退火，就能够满足在汽车发动机中的应用条件要求。

【技术实现步骤摘要】
一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法
本专利技术涉及一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法。
技术介绍
连杆是汽车发动机中承受应力最大的零件，重量为0.4-1.7kg。德国、日本、美国、等先后在汽车中使用粉末锻造连杆。例如，美国GKN公司生产Porsche928赛车V-8发动机上使用的高性能粉末锻造连杆是采用预合金化低合金钢粉末，其成分为：0.3％-1.4％Mn，0.1％-0.25％Cr，0.2％-0.3％Ni，0.25％-0.35％Mo，并加入石墨使锻件含碳量达到0.35％-0.45％，且要求连杆杆部截面最薄部分的理论密度达到99.8％以上，抗拉强度达到830-1420MPa。同时，为了进一步提高连杆的疲劳寿命，还对连杆表面进行喷丸硬化处理。粉末锻造连杆的显微组织均匀，且力学性能优于传统的模锻连杆。粉末锻造工艺特别明显的改善了连杆的疲劳强度。连杆的粉末锻造工艺与普通模锻工艺相比，其生产工序减少，从而使工艺流程缩短。它的基本生产工艺流程为：预合以铁粉为主的配料→混料→预压制成生坯→烧结→闭模式热锻→喷丸强化。
技术实现思路
本专利技术设计了一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法，其解决的技术问题是现有方法所生产出的连杆根除了粉锻连杆经常出现的氧化物穿入、氧化物网络及完全脱碳层，改进了连杆的性能、提高了产品质量、降低了废品率、降低了生产成本。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法，包括以下步骤：步骤1、混料，即将以下组分进行混合均匀：水雾化的铜粉，颗粒大小在10-25μm之间，加入量占总重量的2.3％-2.7％；石墨，占总重量的0.4％-0.7％；硫化锰，加入量占总重量的0.0％-0.5％；同时在混料后期，加入占总重量的0.5％-0.9％的润滑剂；其余成分是水雾化铁粉；步骤2、粉末压制；步骤3、称重；步骤4、预烧结；步骤5、喷丸密封；步骤6、烧结；步骤7、锻造；步骤8、去闪边；步骤9、抛丸强化；步骤10、磨双面。进一步，步骤1中混合工序要满足以下指标：1)松散密度要在2.7g/cm3-3.1g/cm3，粉末流动速度的要求是50g标准试样流过标准的Hall流量计不能超过38秒。进一步，步骤2中使用的压机可以是控制压力的油压机，也可以是控制位置的机械压机。进一步，步骤2成型达到的密度是6.1-7.1g/cm3。进一步，步骤3中称重包括对连杆预压件各个部分进行无损式称重。进一步，步骤10之后还包括步骤11、质量检验和步骤12、包装。本专利技术涉及一种密封表面的粉末冶金热锻连杆生产工艺。首先将不同成分和物理性能的粉末混合均匀，经由压机将松散粉末压制成有一定强度的预压件，然后，经过称重，将重量满足要求的预压件放入网带炉进行预烧结，利用网带炉将混料时混入的润滑剂烧掉。通过喷丸密封预压件的表面，在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成一高密度层，而后通过烧结工序提升生坯材料强度并随后直接达到热锻的最佳状态，由机械手将烧结后预压件取出并送至热锻机模架上，通过单击锻造达到所需各项指标。通过机械加工的方式去掉锻造后形成的闪边，然后经过抛丸强化，去掉锻造零部件表面氧化层的同时，在表面形成一个压应力层，最后经过磨双面、质量检验两道工序，在连杆合格且完成包装后，结束此连杆生产工艺。该密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法与现有的生产方法相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术所生产出的连杆有足够高的硬度和强度，不需要额外的热处理，比如淬火、退火，就能够满足在汽车发动机中的应用条件要求。(2)工艺性能好。由于粉末成形的特性使得其成形工艺性能好，这对各种复杂形状锻件的成形是很有利的；(3)锻件尺寸精度高。由于粉末锻造坯料的加热是在保护气氛中进行的，因此可获得尺寸精度较高且表面质量较好的锻件；(4)力学性能好。经粉末锻造工艺生产的零件，由于能较好地控制原料粉末的粒度，使得锻件基体中的晶粒细小和无偏析，根除了负面影响连杆抗疲劳性能的缺陷，包括，氧化物穿入、氧化物网络及完全脱碳层，使连杆的疲劳强度获得明显的提高；(5)机械加工的刀具寿命长。原因是材料的可加工性强；(6)生产率提高及产品成本降低。粉末锻造使生产工序大大减化，材料的利用率和产品加工精度提高，因此，可节约材料的成本和节省切削加工工时，在提高生产率和降低产品成本方面有较大的优势。附图说明图1：本专利技术密封表面的粉末冶金热锻连杆生产流程图。具体实施方式下面结合图1，对本专利技术做进一步说明：如附图1所示，此专利技术专利的粉末冶金热锻连杆生产工序流程如下：OP10混料；混料的目的就是使粉末混合物的各组分之间以及粉末与润滑剂之间混合均匀。混入的粉末分以下几类：1)水雾化的铜粉，颗粒大小在10-25μm之间，加入量占总重量的2.3％-2.7％；2)石墨，占总重量的0.4％-0.7％；3)帮助提升加工性能的硫化锰，加入量占总重量的0.0％-0.5％；4)同时在混料后期，加入占总重量的0.5％-0.9％的润滑剂，其余的是水雾化铁粉。混合工序要满足以下指标：1)松散密度要在2.7g/cm3-3.1g/cm3，粉末流动速度的要求是50g标准试样流过标准的Hall流量计不能超过38秒。水雾化的铜粉的作用：1)固熔硬化铁基材料；2)有助于烧结，即，在烧结温度下熔化，起到液相烧结的作用。石墨的作用：石墨中的碳在烧结温度下扩散进入铁粉颗粒，烧结后使得材料含有珠光体，硬度和强度有所提高。碳在铁基材料中存在，是强化铁基材料最有效、低成本、性能稳定的方式。硫化锰的作用：1)增加材料的可加工性；2)提升材料的可胀断性；3)通过控制硫化锰的颗粒尺寸和分布，可以控制胀断断面的粗糙度。润滑剂的功能：与铁粉混合后，1)将大大降低压粉时模具与铁基混合料的摩擦力，减小模具磨损；2)增加烧结前预压件的生坯强度；3)改善铁基混料的流动性，增强压粉时中模填充的一致性和均匀性。润滑剂是有机物，化学成分是CxHyOz，看上去象是白色的蜡粉，比重小。可以通过高温和氧化气氛分解为气体(CO2，CO，H2O)，实现脱蜡。压粉后，润滑剂不再需要存在，也无法存在。润滑剂假如不在预烧结过程中去除，就会有以下弊端：1)在后续的高温烧结中对于气氛提出更加苛刻的要求；2)生坯中的润滑剂不允许做表面的喷丸或者抛丸处理，否则，喷丸会损坏生坯；或者在随后的烧结加热区发生生坯爆裂。水雾化容易得到需要的金属粉末颗粒尺寸和形状、成本低、性能稳定、技术成熟。OP20粉末压制粉末压制也叫做粉末成形。目的是将松散的粉末压制成有一定强度的预压件，预压件的形状和尺寸与最终锻造后的压件在重量、尺寸和几何特征上接近，连杆的大头和小头重量要严格控制在±2g之内。成型使用的压机可以是控制压力的油压机，也可以是控制位置的机械压机。粉压中使用了中模，有上下数个冲头和芯棒。最终成形压制的预压件理想的材料分布，要使得锻造工艺更加成功，防止锻造中因为预压件的参数不理想而导致锻造缺陷。成形达到的密度是6.1-7.1g/cm3。OP30称重重量的分布和重量的一致性对连杆产品至关重要。锻造后连杆的重量一致性指的是同一型号的连杆各重量偏差严格地控制在规定的范围内。重量的分布合理指的是在一个连杆以内合理，连杆的各部分重量合理分布并符合标准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法，包括以下步骤：步骤1、混料，即将以下组分进行混合均匀：水雾化的铜粉，颗粒大小在10?25μm之间，加入量占总重量的2.3％?2.7％；石墨，占总重量的0.4％?0.7％；硫化锰，加入量占总重量的0.0％?0.5％；同时在混料后期，加入占总重量的0.5％?0.9％的润滑剂；其余成分是水雾化铁粉；步骤2、粉末压制；步骤3、称重；步骤4、预烧结；步骤5、喷丸密封；步骤6、烧结；步骤7、锻造；步骤8、去闪边；步骤9、抛丸强化；步骤10、磨双面。

【技术特征摘要】
1.一种密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法，包括以下步骤：步骤1、混料，即将以下组分进行混合均匀：水雾化的铜粉，颗粒大小在10-25μm之间，加入量占总重量的2.3％-2.7％；石墨，占总重量的0.4％-0.7％；硫化锰，加入量占总重量的0.0％-0.5％；同时在混料后期，加入占总重量的0.5％-0.9％的润滑剂；其余成分是水雾化铁粉；步骤2、粉末压制；步骤3、称重；步骤4、预烧结；步骤5、喷丸密封；步骤6、烧结；步骤7、锻造；步骤8、去闪边；步骤9、抛丸强化；步骤10、磨双面。2.根据权利要求1所述密封表面的粉末冶金热锻连杆的生产方法，其特征在于：步骤1中混合工序要满足以下指标：1)松散密度要在2.7g/cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福平，
申请(专利权)人：山东信义粉末冶金有限公司，刘福平，
类型：发明
国别省市：