汽车发动机曲轴皮带轮的粉末冶金工艺分析
目录
引言 1
一、曲轴皮带轮粉末冶金工艺 2
（一）粉材的选取与制作 2
（二） 压制成形 3
（三）烧结 5
（四）后处理 6
（五）终检包装 8
二、发动机皮带轮蒸汽项目改善 9
（一）现状分析 9
（二）垫片焊片生锈原因分析 10
（三）产品自身生锈及异物生锈问题 11
（四）实施计划，制定对策 11
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
引言
粉末冶金不仅仅是制造高新材料的主要工艺，同时也还是制造高新材料的唯一的方法，它是一种多、快、好、省的制造复杂、高精度零件的先进金属成形技术。粉末冶金主要分为三大领域;难熔金属与硬质合金工具材料，永磁材料，将材料制造与金属成形相结合逐渐形成的特种金属成形技术。而这第三种技术的出现带动了多个机械领域的发展，而它对汽车零部件制造的发展有着重大的影响。这种成形技术的优点在于它使零件减少加工（近形成形），批量生产，表面光滑，公差小等。对于汽车的关键部分发动机而言，转子的生产工艺要求也就十分重要。 一、曲轴皮带轮粉末冶金工艺
（一）粉材的选取与制作
1.粉末的制取
通常正常室温下的粉末是不能混合的，但是每一个金属颗粒都是稳定的，都是独立运动的，而粉末就像液体一样可以流动，可以混合。通常情况下我们运用机械粉碎、雾化、物理化学还原这三种方法来获取粉末。
2.制取方法
（1）机械粉碎法
机械粉碎法就是把金属粉末压碎，研磨，制取出金属粉末。
（2）雾化
雾化法是铁基粉末目前最合适的雾化方法，而且水雾法比别的雾化方法的生产费用低，因为作为其中介质的水的价格便宜，生产效率还非常高。但是用水雾法制取粉末由于粉末的形状不规则，表面含氧量比较高，所以说着是水雾法制取粉末的一个缺点。
（3）还原法
一般采用还原剂C来还原金属氧化物，夺取氧化物中的氧从而转变成低价氧化物。但是用还原法制取粉末会把一些金属粉末被碳弄脏
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化
雾化法是铁基粉末目前最合适的雾化方法，而且水雾法比别的雾化方法的生产费用低，因为作为其中介质的水的价格便宜，生产效率还非常高。但是用水雾法制取粉末由于粉末的形状不规则，表面含氧量比较高，所以说着是水雾法制取粉末的一个缺点。
（3）还原法
一般采用还原剂C来还原金属氧化物，夺取氧化物中的氧从而转变成低价氧化物。但是用还原法制取粉末会把一些金属粉末被碳弄脏，所以，还原法大规模使用于制取铁粉。
3.粉末的选取
粉末的选择是粉末冶金的第一步，随着粉末冶金材料的制品和材料的不断增多，质量也在不断的提高，所需求的粉末种类也在不断的增高。对于曲轴皮带轮而言客户的需求为图1-1，而我们在经过对曲轴皮带轮最终的尺寸和物理力学性能分析后，最终选取如图1-2所示粉材含量。
图1-1 产品成分要求
图1-2 粉材含量
（二） 压制成形
1.压制成形工艺介绍
成形是粉末冶金工艺过程的第二道工序，是使金属粉末形成一种具有一定形状，尺寸，空隙度和强度坯块的工艺过程。而压制成形分为特殊成形和普通模压成形两大类。
普通模压成形是将金属粉末装在钢制的模具类，通过模冲对粉末加压，卸压后，压坯从阴模类压出。如图1-3，这就是曲轴皮带轮所采用的压制方式。
图1-3 压制形式
2.压制机台的选定
如图1-4，就是本次课题中选用的德国Dorst250T上四下四数控压机，这是一台液压式压机，液压机与机械式压机相比有着很大的差异，机械式压机只要根据压坯来考虑压机的实际压力就可以了，但是液压式压机就要看机器自身的额定压力。
图1-4 压制机
3.压制过程
模压成形一般可分为三个阶段：充填、成形、脱模。如图1-5所示。
图1-5 压制过程
先将粉末填充在模腔内，模具的上冲从上往下施加压力，同时模具的下冲向上顶，粉末受到挤压后，颗粒间的空隙将会填充，体积减小，密度变大，形成压坯，接着模具的中模向下运动，芯棒向上顶出产品。
4.压制问题
压制过程中，最容易出现裂纹，有的裂纹是在产品表面，有的则是在产品内部。裂纹产生的原因有很多。但是在产品除去压制压力，从模腔里面出来之后，由于内应力的作用，压坯发生弹性膨胀，此种现象的不均匀导致了在脱模时薄弱的部分或者应力集中的部分容易产生裂纹。
（三）烧结
1.烧结工艺介绍
压制后将零件生坯装于可控气氛烧结炉中进行烧结，让粉末通过扩散，再结晶等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
烧结设备
如图1-6为德国网带式烧结炉
图1-6 网带式烧结炉
3.烧结参数
气氛：氢气 3 m3/h
丙烷 25m3/h
氮气 45m3/h
温度：650°、750°、850°、950°、1090°、1125°1125°、1135°、1135°、1135°
带速：200mm/min.
摆放方式：6x10/m
4.烧结过程分析
它主要分为脱蜡，分解，烧结，冷却四个过程如图1-7。而在烧结过程中尺寸公差的控制取决于烧结的温度，时间，及气氛和烧结期间发生的冶金变化。而一般烧结时主要是固相扩散和液相扩散两种机理。若烧结时固相扩散是主要烧结机理，则材料密度变化很小，尺寸变化极小，尺寸公差易于控制。烧结时尺寸变化小于0.3%的大部分铁基零件都是用固相烧结生产的。相反，尺寸变化较大，尺寸难以控制的就是液相烧结法。尺寸变化一般为18%-26%，公差可控制范围为-0.25-0.25mm。烧结过程对产品的最终物理-力学性能有重要影响。较高的烧结温度与较长的烧结时间可促使孔隙圆化，提高材料密度，从而增加关键性的力学性能，如抗拉强度，韧性，冲击强度及疲劳程度。而气氛恰恰是影响温度最关键的一步。它能在脱蜡去去除润滑剂的残留物、还原氧化物和防止氧化、避免脱碳和渗碳、释放泄露的气体。转子在此过过程中的尺寸变化以及外形的变化才是我们所需要关注
引言 1
一、曲轴皮带轮粉末冶金工艺 2
（一）粉材的选取与制作 2
（二） 压制成形 3
（三）烧结 5
（四）后处理 6
（五）终检包装 8
二、发动机皮带轮蒸汽项目改善 9
（一）现状分析 9
（二）垫片焊片生锈原因分析 10
（三）产品自身生锈及异物生锈问题 11
（四）实施计划，制定对策 11
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
引言
粉末冶金不仅仅是制造高新材料的主要工艺，同时也还是制造高新材料的唯一的方法，它是一种多、快、好、省的制造复杂、高精度零件的先进金属成形技术。粉末冶金主要分为三大领域;难熔金属与硬质合金工具材料，永磁材料，将材料制造与金属成形相结合逐渐形成的特种金属成形技术。而这第三种技术的出现带动了多个机械领域的发展，而它对汽车零部件制造的发展有着重大的影响。这种成形技术的优点在于它使零件减少加工（近形成形），批量生产，表面光滑，公差小等。对于汽车的关键部分发动机而言，转子的生产工艺要求也就十分重要。 一、曲轴皮带轮粉末冶金工艺
（一）粉材的选取与制作
1.粉末的制取
通常正常室温下的粉末是不能混合的，但是每一个金属颗粒都是稳定的，都是独立运动的，而粉末就像液体一样可以流动，可以混合。通常情况下我们运用机械粉碎、雾化、物理化学还原这三种方法来获取粉末。
2.制取方法
（1）机械粉碎法
机械粉碎法就是把金属粉末压碎，研磨，制取出金属粉末。
（2）雾化
雾化法是铁基粉末目前最合适的雾化方法，而且水雾法比别的雾化方法的生产费用低，因为作为其中介质的水的价格便宜，生产效率还非常高。但是用水雾法制取粉末由于粉末的形状不规则，表面含氧量比较高，所以说着是水雾法制取粉末的一个缺点。
（3）还原法
一般采用还原剂C来还原金属氧化物，夺取氧化物中的氧从而转变成低价氧化物。但是用还原法制取粉末会把一些金属粉末被碳弄脏
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
化
雾化法是铁基粉末目前最合适的雾化方法，而且水雾法比别的雾化方法的生产费用低，因为作为其中介质的水的价格便宜，生产效率还非常高。但是用水雾法制取粉末由于粉末的形状不规则，表面含氧量比较高，所以说着是水雾法制取粉末的一个缺点。
（3）还原法
一般采用还原剂C来还原金属氧化物，夺取氧化物中的氧从而转变成低价氧化物。但是用还原法制取粉末会把一些金属粉末被碳弄脏，所以，还原法大规模使用于制取铁粉。
3.粉末的选取
粉末的选择是粉末冶金的第一步，随着粉末冶金材料的制品和材料的不断增多，质量也在不断的提高，所需求的粉末种类也在不断的增高。对于曲轴皮带轮而言客户的需求为图1-1，而我们在经过对曲轴皮带轮最终的尺寸和物理力学性能分析后，最终选取如图1-2所示粉材含量。
图1-1 产品成分要求
图1-2 粉材含量
（二） 压制成形
1.压制成形工艺介绍
成形是粉末冶金工艺过程的第二道工序，是使金属粉末形成一种具有一定形状，尺寸，空隙度和强度坯块的工艺过程。而压制成形分为特殊成形和普通模压成形两大类。
普通模压成形是将金属粉末装在钢制的模具类，通过模冲对粉末加压，卸压后，压坯从阴模类压出。如图1-3，这就是曲轴皮带轮所采用的压制方式。
图1-3 压制形式
2.压制机台的选定
如图1-4，就是本次课题中选用的德国Dorst250T上四下四数控压机，这是一台液压式压机，液压机与机械式压机相比有着很大的差异，机械式压机只要根据压坯来考虑压机的实际压力就可以了，但是液压式压机就要看机器自身的额定压力。
图1-4 压制机
3.压制过程
模压成形一般可分为三个阶段：充填、成形、脱模。如图1-5所示。
图1-5 压制过程
先将粉末填充在模腔内，模具的上冲从上往下施加压力，同时模具的下冲向上顶，粉末受到挤压后，颗粒间的空隙将会填充，体积减小，密度变大，形成压坯，接着模具的中模向下运动，芯棒向上顶出产品。
4.压制问题
压制过程中，最容易出现裂纹，有的裂纹是在产品表面，有的则是在产品内部。裂纹产生的原因有很多。但是在产品除去压制压力，从模腔里面出来之后，由于内应力的作用，压坯发生弹性膨胀，此种现象的不均匀导致了在脱模时薄弱的部分或者应力集中的部分容易产生裂纹。
（三）烧结
1.烧结工艺介绍
压制后将零件生坯装于可控气氛烧结炉中进行烧结，让粉末通过扩散，再结晶等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
烧结设备
如图1-6为德国网带式烧结炉
图1-6 网带式烧结炉
3.烧结参数
气氛：氢气 3 m3/h
丙烷 25m3/h
氮气 45m3/h
温度：650°、750°、850°、950°、1090°、1125°1125°、1135°、1135°、1135°
带速：200mm/min.
摆放方式：6x10/m
4.烧结过程分析
它主要分为脱蜡，分解，烧结，冷却四个过程如图1-7。而在烧结过程中尺寸公差的控制取决于烧结的温度，时间，及气氛和烧结期间发生的冶金变化。而一般烧结时主要是固相扩散和液相扩散两种机理。若烧结时固相扩散是主要烧结机理，则材料密度变化很小，尺寸变化极小，尺寸公差易于控制。烧结时尺寸变化小于0.3%的大部分铁基零件都是用固相烧结生产的。相反，尺寸变化较大，尺寸难以控制的就是液相烧结法。尺寸变化一般为18%-26%，公差可控制范围为-0.25-0.25mm。烧结过程对产品的最终物理-力学性能有重要影响。较高的烧结温度与较长的烧结时间可促使孔隙圆化，提高材料密度，从而增加关键性的力学性能，如抗拉强度，韧性，冲击强度及疲劳程度。而气氛恰恰是影响温度最关键的一步。它能在脱蜡去去除润滑剂的残留物、还原氧化物和防止氧化、避免脱碳和渗碳、释放泄露的气体。转子在此过过程中的尺寸变化以及外形的变化才是我们所需要关注
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