汽车发动机re6号齿轮的粉末冶金加工工艺分析
【摘要】随着工业不断的发展，科技的进步，高新科技产业一直在飞速前进，特别是新型功能材料的种类和需求不断增加。粉末冶金就是其中快速发展的一项。粉末冶金主要适用于汽车行业、装备制造业、金属行业、航天航空、军事工业，仪表仪器、五金工具等零配件生产和研究。汽车发动机中的齿轮件由于其复杂的结构普通的机械加工并不是最好的制作方法。这篇论文主要是讲述一种汽车发动机中齿轮的粉末冶金加工工艺过程。此技术是将混合的金属粉末通过压制机成型、烧结炉的烧结硬化，得到基本符合发动机齿轮要求的工件。再经过喷砂机喷砂增加表面强度，整形获得更加精确地尺寸要求。这种加工方法改变了传统加工方法大量切削制造齿轮件的缺点，体现了高效率、高质量、节能环保的优点。
目 录
引言1
RE6号齿轮图纸及分析2
粉材的选择及预处理3
成型5
四、 烧结7
五、 喷砂10
六、 整形12
总结14
谢辞15
参考文献16 引言
粉末冶金在汽车行业中的运用十分广泛，技术高度也在不断提升。随着近年来汽车的销量不断提升，对汽车粉末冶金零件的需求量也不断提高。这就意味着这些汽车零部件要具有良好的力学性能以及简易，低成本的加工工艺来保障汽车各部分的协作和汽车的寿命，最重要的是尽可能的降低车辆事故的发生，粉末冶金也恰好有着以下几个优点：
（一）粉末冶金技术可以尽可能的减少零部件合金成分的偏聚，从而降低金属疲劳所导致的零部件断裂等现象；
（二）粉末冶金技术能通过很多种合金成分或稀土成分的混合生产出例如高温材料，粉末耐腐蚀不锈钢，高速钢等特种金属；
（三） 粉末冶金技术相比较零件铣削加工有着几乎不需要加工的优点，降低了生产资源的浪费，而且配合着自动化批量生产有效的减少了能源消耗；
（四）粉末冶金的原材料可以从废弃钢铁，普通铁矿石，炼钢的废渣中提取出来，很好的利用回收了再生资源，减少了资源的浪费。
RE6号齿轮图纸及分析
RE6齿轮图纸及要求
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
图11尺寸图
图12表面外观图 图13齿部放大图
（二）齿轮对性能的要求
1.弯曲疲劳的强度要好
2.耐磨性以及接触疲劳强度要好
3.齿轮中心部位要有足够的强度和韧性
二、粉材的选择及预处理
粉材宜选用渗铜烧结刚为佳（参考表21）。其密度为9095%理论值，连通孔密度低，运转平稳。对于需要强化自润滑和增强耐磨性，从而需要含油率较高的齿轮，一般密度去8090%理论密度值。
表21 粉材性能表
（二）预处理
粉末的预处理主要包括粉末退火、混合、制粒、添加润滑剂等等。
退火
粉末的退火可以还原氧化物，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的纯度；同时还能消除粉末得加工硬化，稳定粉末的晶体结构。退火温度因金属粉末的种类各有不同，一般选择500600℃。电解铜粉的退火温度是300℃左右，电解铁粉或者镍粉时为700℃左右，一般不会超过900℃，通常退火选用还原性气氛，部分可采用真空或者惰性气体。
2.混合
将铜、碳、铁、粉末混合均匀。混合粉末主要有机械法和化学法两种，机械法在通常的生产中运用的更多。将粉末或者混合料运用机械掺和均匀且不发生化学反应。机械法混料也分为干混与湿混，铁基等制品普遍采用干混；硬质合金混料时一般采用湿混。
制粒
把小颗粒粉末制成团粒、大颗粒的工序。通常以改善粉末的流动性为目的。一般选用滚筒制粒机（图22）、振动筛等等。
图22 滚筒制粒机
添加润滑剂
在粉末冶金零件压制和脱模过程中，由于成型所需要的压力过大，导致制品与模具（下模、芯棒、模冲）之间的摩擦力很大，必要在其之间加入润滑剂使之降低。但是也有缺点，就是压制出来的生坯的强度也会降低。根据粉材的特性，因此选用硬脂酸锌作为润滑剂，
三、成型
（一）成型方法
将粉末密实成具有形状、尺寸、强度的胚体的工艺。
图31压制过程图
通过粉靴的前后水平移动，将压制机上方粉桶中的粉材填入到模具中去。压制成型的方式选择浮动成型的方法，将下模中的粉末在两个相对运动压制成型，由弹簧支撑着的下模浮动。开始加压时，由于粉末与下模壁间的摩擦力小于弹簧产生的力，只有上模冲向下移动；压力变大后，当摩擦力大于弹簧产生的力时，下模和上模冲同时往下行，与下模冲间产生相对的移动，压制方向由单项变成双向，这样压坯的密度更均匀（如图31）。
成型之后通过自动化机械手将粗胚抓取后放入毛刷机中、毛刷机分为上下两部分，当粗胚进入时，感应器接受到信号之后毛刷机开始运作，上下两个毛刷开始运动，分别去除产品上下两部分的毛刺。过程结束后再次通过自动化机械手将产品放到传送带上。
传送带上设置小型风扇，可以进一步去除产品表面残留的粉材。
最终粗胚可以通过手动或者自动的方式有规则放入到料板当中方便下一步烧结的进行。
当粉材用尽时，可以通过跟换新的粉带换粉以保持工作的继续进行。
由于汽车发动机齿轮厚度、密度都较大较为适宜浮动压制，环境选择温压成型。这样便于产品中间部分的成型以及产品的体积也比较大因此选择浮动压制。
图32压制机操作图
烧结
图41作用分析图
（一）流程
将压制成型的RE6粗胚投置到烧结炉的传送带上（图42），工件之间应适当的保持一些距离，以确保产品的充分烧结。在烧结过程中，温度由于产品体积较大烧结时间应适当增加，且在烧结炉的末端设置快速冷却系统，来保证在产品出来之后不会因为温度的差别过大而在成产品内部结构发生变化。烧结炉当中按照温度的不同可以分为三个区域：预热区域、加压区域、回火区域。烧结的方式应选用加压烧结，即在烧结时，对粉末秩序的加压，以促进其致密化。（如图43）
图42烧结进料图
图43 分区图
喷砂
（一）流程
将RE6齿轮的粗胚（图51）放置在传送带上，利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面（图52位烧结后工件表面）。采用压缩的空气为动力，来形成高速喷射束将喷料高速喷射工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。
目 录
引言1
RE6号齿轮图纸及分析2
粉材的选择及预处理3
成型5
四、 烧结7
五、 喷砂10
六、 整形12
总结14
谢辞15
参考文献16 引言
粉末冶金在汽车行业中的运用十分广泛，技术高度也在不断提升。随着近年来汽车的销量不断提升，对汽车粉末冶金零件的需求量也不断提高。这就意味着这些汽车零部件要具有良好的力学性能以及简易，低成本的加工工艺来保障汽车各部分的协作和汽车的寿命，最重要的是尽可能的降低车辆事故的发生，粉末冶金也恰好有着以下几个优点：
（一）粉末冶金技术可以尽可能的减少零部件合金成分的偏聚，从而降低金属疲劳所导致的零部件断裂等现象；
（二）粉末冶金技术能通过很多种合金成分或稀土成分的混合生产出例如高温材料，粉末耐腐蚀不锈钢，高速钢等特种金属；
（三） 粉末冶金技术相比较零件铣削加工有着几乎不需要加工的优点，降低了生产资源的浪费，而且配合着自动化批量生产有效的减少了能源消耗；
（四）粉末冶金的原材料可以从废弃钢铁，普通铁矿石，炼钢的废渣中提取出来，很好的利用回收了再生资源，减少了资源的浪费。
RE6号齿轮图纸及分析
RE6齿轮图纸及要求
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
图11尺寸图
图12表面外观图 图13齿部放大图
（二）齿轮对性能的要求
1.弯曲疲劳的强度要好
2.耐磨性以及接触疲劳强度要好
3.齿轮中心部位要有足够的强度和韧性
二、粉材的选择及预处理
粉材宜选用渗铜烧结刚为佳（参考表21）。其密度为9095%理论值，连通孔密度低，运转平稳。对于需要强化自润滑和增强耐磨性，从而需要含油率较高的齿轮，一般密度去8090%理论密度值。
表21 粉材性能表
（二）预处理
粉末的预处理主要包括粉末退火、混合、制粒、添加润滑剂等等。
退火
粉末的退火可以还原氧化物，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的纯度；同时还能消除粉末得加工硬化，稳定粉末的晶体结构。退火温度因金属粉末的种类各有不同，一般选择500600℃。电解铜粉的退火温度是300℃左右，电解铁粉或者镍粉时为700℃左右，一般不会超过900℃，通常退火选用还原性气氛，部分可采用真空或者惰性气体。
2.混合
将铜、碳、铁、粉末混合均匀。混合粉末主要有机械法和化学法两种，机械法在通常的生产中运用的更多。将粉末或者混合料运用机械掺和均匀且不发生化学反应。机械法混料也分为干混与湿混，铁基等制品普遍采用干混；硬质合金混料时一般采用湿混。
制粒
把小颗粒粉末制成团粒、大颗粒的工序。通常以改善粉末的流动性为目的。一般选用滚筒制粒机（图22）、振动筛等等。
图22 滚筒制粒机
添加润滑剂
在粉末冶金零件压制和脱模过程中，由于成型所需要的压力过大，导致制品与模具（下模、芯棒、模冲）之间的摩擦力很大，必要在其之间加入润滑剂使之降低。但是也有缺点，就是压制出来的生坯的强度也会降低。根据粉材的特性，因此选用硬脂酸锌作为润滑剂，
三、成型
（一）成型方法
将粉末密实成具有形状、尺寸、强度的胚体的工艺。
图31压制过程图
通过粉靴的前后水平移动，将压制机上方粉桶中的粉材填入到模具中去。压制成型的方式选择浮动成型的方法，将下模中的粉末在两个相对运动压制成型，由弹簧支撑着的下模浮动。开始加压时，由于粉末与下模壁间的摩擦力小于弹簧产生的力，只有上模冲向下移动；压力变大后，当摩擦力大于弹簧产生的力时，下模和上模冲同时往下行，与下模冲间产生相对的移动，压制方向由单项变成双向，这样压坯的密度更均匀（如图31）。
成型之后通过自动化机械手将粗胚抓取后放入毛刷机中、毛刷机分为上下两部分，当粗胚进入时，感应器接受到信号之后毛刷机开始运作，上下两个毛刷开始运动，分别去除产品上下两部分的毛刺。过程结束后再次通过自动化机械手将产品放到传送带上。
传送带上设置小型风扇，可以进一步去除产品表面残留的粉材。
最终粗胚可以通过手动或者自动的方式有规则放入到料板当中方便下一步烧结的进行。
当粉材用尽时，可以通过跟换新的粉带换粉以保持工作的继续进行。
由于汽车发动机齿轮厚度、密度都较大较为适宜浮动压制，环境选择温压成型。这样便于产品中间部分的成型以及产品的体积也比较大因此选择浮动压制。
图32压制机操作图
烧结
图41作用分析图
（一）流程
将压制成型的RE6粗胚投置到烧结炉的传送带上（图42），工件之间应适当的保持一些距离，以确保产品的充分烧结。在烧结过程中，温度由于产品体积较大烧结时间应适当增加，且在烧结炉的末端设置快速冷却系统，来保证在产品出来之后不会因为温度的差别过大而在成产品内部结构发生变化。烧结炉当中按照温度的不同可以分为三个区域：预热区域、加压区域、回火区域。烧结的方式应选用加压烧结，即在烧结时，对粉末秩序的加压，以促进其致密化。（如图43）
图42烧结进料图
图43 分区图
喷砂
（一）流程
将RE6齿轮的粗胚（图51）放置在传送带上，利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面（图52位烧结后工件表面）。采用压缩的空气为动力，来形成高速喷射束将喷料高速喷射工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。
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