[发明专利]柴油机粉末冶金起动齿轮及制造加工方法

说明书

本发明涉及粉末冶金领域中的金属粉末制品及其制造方法，尤其是195型柴油机粉末冶金起动齿轮及制造加工方法。

目前为止，齿轮部件均采用优质钢(或合金钢)经机械加工方式加工制作，材料利用率极低，不足50％，浪费大，且周期长，工序复杂。

本发明的目的之一在于提供一种成本低，材料利用率高的195型柴油机粉末冶金起动齿轮，目的之二在于提供该粉末冶金起动齿轮的制作加工方法。

本发明的技术解决方案如下：195型柴油机粉末冶金起动齿轮，为Fe-Cu-C系粉末冶金制品，其特殊之处在于还包含有磷P、锌Zn，其重量配比为100份铁粉配3-8份铜粉，0.8-2份碳粉，0.2-0.8份磷粉，0.8-1份锌粉。

所用铁基粉为100目含量98％以上铁粉。

其中铜是一种有效的提高强度的合金元素，在铁基粉末冶金制品中起到溶渗、粘结、焊接等作用，使铁粉颗粒与颗粒之间结合力增大，对零件的整体、强度、硬度及耐磨性的提高，起到较大作用。铜粉添加过量，铜在零件中就会成为杂质，破坏零件的组织结构，降低其强度、硬度和耐磨性，因此增加量以不超过铁基粉的8％为宜，过少起不到应有的作用，不应少于铁基粉的3％。

碳C是以石墨形式加入，为300目含量g9％以上石墨，要求颗粒细小，无游离碳化硅，灰分低于5％，碳一方面起润滑作用，另一方面在烧结后可以形成碳化物，提高强度，并且能使珠光体组织均匀达到60％以上。

磷P的最大作用是使基体得到强化，而且与Fe、C共同形成Fe-P-C共晶液相，促使烧结致密化进行，生成磷共晶硬度相(斯氏体)，但如果不足0.2％，几乎没有此效果，若超过0.8％则液相过剩。由于碳化物、斯氏体异常生长，会使晶界脆化，耐磨性低劣，切削性能下降，烧结尺寸不易控制，故含量应定在0.2-0.8％，实际使用时以磷铁粉形式加入，应控制在1-3％。

锌Zn以锌粉形式加入，采用起润滑模壁作用的硬脂酸锌，除润滑外还可以作为一种造孔剂，使胚体有足够的孔隙，以便贮存油脂。

该粉末冶金起动齿轮的制造加工工艺如下：

依序为混料，过筛，压制成型，高温烧结，冷却，浸油，整形，机加工，验收并装箱。

首先，混料，将Fe、Cu、C、P、Zn等原材料按配比装入V型混料机中，均匀混合0.5-1小时，混合时间超过1小时则石墨偏析，低于0.5小时混合不均；所用碳C为300目含量99％以上石墨，颗粒细小，无游离碳化硅，灰分低于5％，Fe、Cu、P、Zn皆为粉状。

其次过筛，用80目筛子筛选，筛出因混合过程形成的石墨球、Zn球等大于80目的颗粒；

第三压制成型，在一定吨位的压力机上将装在模具中的粉料一次性压成齿轮状；

第四高温烧结，将压坯装在烧舟内，推进电阻炉进行烧结，烧结温度为1100-1200℃，烧结时间为15-20分钟；

第五冷却，将烧结后的坯件在60℃以上冷却水中冷却；

第六浸油，坯件浸入100℃温度的油中，10-20分钟取出，使烧坯含油起自润滑作用；

第七整形，用压力机整形，以提高修正光洁度，公法线，变动量等，达到规定尺寸；

第八机加工，车端面、车内孔、铰内孔、拉键槽，使各种指标符合要求，键槽的对称度不大于0.025mm，齿轮安装端面对内孔轴心线的垂直度不大于0.025mm，内孔粗糙度为Ra1.6；

第九验收、装箱，表面不允许有裂纹、碰伤、麻点、夹杂物及氧化等缺陷。

制成的粉末冶金起动齿轮各项理化指标均高于国标：

(1)含油密度≥6.5g/cm³；

(2)硬度≥100度HB；

(3)单齿扳断强度总值≥12000N；

(4)冲击韧性≥4.9N.M/cm²；

(5)显微组织：珠光体＋铁素体＋孔隙及少量游离石墨组成，其中珠光体不少于50％，游离渗碳体不大于5％，且不允许呈网状分布。

本发明制作的粉末冶金起动齿轮具有良好的吸油性，可以改善齿轮工作中的润滑状态，摩擦轻微，噪声降低，使用寿命延长；以优质还原铁粉替代钢材作原材料，材料利用率可由钢材的50％提高至90％以上，从而降低成本，节省钢材。该齿轮断齿强度总值可达12000牛顿，而195柴油机起动力距最大只有15kg/m，保险系数5倍以上。其制作加工方式为粉末冶金加工，各项理化指标均有保证，高于国标。

下面结合实施例用来进一步说明本发明的粉末冶金起动齿轮及其制作加工方法。