【關鍵詞】：粉末冶金;雙面齒輪;模架改造;光亮淬火
【摘要】：多臺階、形狀復雜、表面光亮的粉末冶金雙面齒輪原為國外廠家生產。作者通過采用ＦｅＣｕＣ材料,借助于改造壓機模架和壓模結構,以及采用光亮淬火處理研制出這種零件,其硬度可達到或超過ＨＲＣ30。
1　前言
粉末冶金方法可以成形近乎最終形狀的產品。但是,對于臺階較多,形狀較為復雜的零件,通常需要通過多功能的壓機和模架來完成產品的成形工序。如何對現有的普通壓機和模架進行技術改造,使之能夠壓制異形多臺階零件,從而達到既提高原有設備水平,又可以節省投資和降低產品成本的目的,這是很多廠家所企盼解決的問題。同時,用戶現在對產品性能和表面質量的要求也越來越高,如何選擇適當的熱處理工藝,使產品達到既有高的性能,又有良好的表面質量,這也是實際生產中需要解決的問題。實踐證明,通過采用適當的方法,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品,產品形狀如圖1所示。該零件兩端為對稱的齒輪,中間是一環形帶,兩端面還各有一內凹小臺階,環形帶鉆兩Ｍ8螺孔。要求材質為ＦｅＣｕＣ,密度大于6.4ｇ/ｃｍ3,零件經熱處理后表面硬度達到ＨＢ286(ＨＲＣ30)。該齒輪的特點是多臺階、形狀復雜,熱處理后要求表面光亮。此零件原為國外廠家生產。經試制,我們成功制造出該產品。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—鉆孔、攻牙—熱處理—浸油—成品
混料于Ｖ型混粉機中進行;在ＹＡ79125型液壓機上壓制;在推進式燒結爐中燒結,燒結溫度為1100℃,時間為90ｍｉｎ,分解氨氣氛保護。樣品燒結后進行鉆孔,攻牙,淬火和低溫回火。最后在真空浸油機中浸油。

3　試制結果
3.1　成形該產品的難點在成形上。因該產品形狀為上、下各3個臺階,也就是說,成形時必須采用上、下各3個模沖。現有的ＹＡ79125型液壓機為單一上、下油缸,一般模架只配上、下各1個模沖,缺少成形多臺階件的功能。通過分析,我們把模具簡化為上、下各兩個模沖的結構,即將成形內凹小臺階與端面合為1個模沖。同時,對原有的普通模架進行改造,使其具有雙下沖結構。對上沖結構也進行了改造,使其能安裝兩個模沖,并在外上沖附加了彈簧浮動結構,保證壓制時粉料分布均勻,壓縮比一致。此外,在內上沖增加了一脫模頂出機構。壓制時,外上沖先進入陰模,進入深度約兩倍于臺階的高度,內上沖也跟著進入陰模。隨后,外上沖相對內上沖向上浮動,而外下沖和陰模則向下浮動,最后完成壓制。脫模時,采用保護式脫模: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,內上沖在上升過程中依靠頂出機構把壓坯從外上沖中頂出。壓制過程示意圖見圖2。
3.2　燒結燒結是控制產品性能的關鍵工序。為了使產品達到所要求的性能,必須控制好燒結質量。一是控制變形,保證所要求的尺寸精度。主要保證燒結盒平整,排放產品時要排列整齊并留有間隙,防止升溫時膨脹和盒變形擠壓,控制升溫速度和降溫速度。二是控制化合碳含量,以使熱處理后產品達到所要求的組織和性能。因為采用分解氨氣氛,脫碳傾向較大,且脫碳不均勻,所以燒結時必須予以適當的保護。采用在燒結盒內加蓋和炭封的辦法得到了較滿意的效果。如表1所示。
從表1可以看出,炭封有效地減少了脫碳,使產品的組織和性能較為均勻。
3.3　熱處理
該產品表面質量要求高,一般熱處理方法難以保證。所以我們采用網帶式連續光亮淬火爐進行光亮淬火。加熱溫度為860℃,網速50ｍｍ/ｍｉｎ,分解氨氣氛保護。加熱后自動淬入光亮油中,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。同時,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,經光亮淬火處理后硬度可達到或超過ＨＲＣ30。
(2)通過對ＹＡ79125型液壓機的模架和上模沖結構的改造,成功地實現了壓制異型多臺階零件。
(3)對粉末冶金結構零件進行光亮淬火處理,既達到所要求的性能,又得到了理想的表面質量。