曲轴皮带盘的粉末冶金工艺分析
本文介绍的是曲轴皮带盘950的粉末冶金加工工艺流程。随着工业技术的发展，与传统工艺相比，粉末冶金有能正确且均匀地分布材料成分，减少损耗，精度高，性能稳定，易于大批量生产等特点。该产品的主要流程为制造金属粉末和定制混粉，通过各种不同类型的压机将粉末压制进刚性的模具来成形零件，接着在烧结炉内，在保护性气氛、一定温度和时间下烧结使得颗粒间冶金连接，再通过后处理可以得到一些特殊的性能，最后通过严格的检验并包装入库。生产过程中会遇到一些问题如压制过程中有毛刺，齿部裂纹，掉粉等现象；烧结过程中有受热不均导致密度差异，烧结过程中的碰撞；整形过程中尺寸的超差拉伤；车加工过程中配合要求的不达标等。该产品应用于汽车上的助力转向装置，与传统的机械式转向系统相比，该助力转向装置不仅提高了行驶的稳定性，并且更节省成本。
目录
引言 1
一、曲轴皮带盘950的简单介绍 2
（一）产品实物与产品图纸 2
（二）产品生产技术要求 2
（三）产品运用实例 3
二、工艺路线 3
（一）压制 4
（二）烧结 6
（三）整形 8
（四）外发加工 11
（五）焊接 12
（六）蒸汽 12
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
随着工业技术的不断发展与改善，粉末冶金技术已经成为工业零部件制造的一项重要的加工技术，它将材料科学和金属成型技术结合起来并使其广泛应用于现代各个领域。粉末冶金相较传统钢铁冶炼方式来说，具有一致性高、精度高、节省材料、可生产复杂零件等优点，且非常适合用于产品大批量生产。通过本文介绍曲轴皮带盘950的工艺流程，可以大概了解到粉末冶金的大致生产流程。该产品为半自动化人工收料，因此对于外观的检测更加严格。同时，为了保证产品的质量，生产时也会通过采用了一系列有效实用的方式来避免可能会出现的质量问题。
一、曲轴皮带盘1.5.950的简单介绍
（一）产品实物与产品图纸
曲轴 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
皮带盘1.5.950（1.5.950为公司产品曲轴皮带盘的产品号）是公司经常生产的产品之一。产品实物图如图11和图12所示。
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图11 产品实物图 图12 产品实物图
产品总高为45.3±0.2mm，内齿顶径为Φ26.3mm，外齿顶径为57±0.2mm，齿高为18.4±0.2mm，孔直径为Φ12±0.3mm（2x），孔深为20mm(2X)，内螺纹孔径为Φ8mm（6H），两孔中心距为42mm，槽深为15mm(8x)，表面粗糙度为Ra6.3。产品尺寸图纸如图13所示。
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图13 产品尺寸图纸
（二）产品生产技术要求
1.压制过程检查外观（裂纹，破损，毛刺等），不得发生碰撞。
2.毛坯尺寸和重量不能超过规定公差。
3.产品生产过程中需做防锈处理。
4.对孔和边缘的倒角，以提供烧结设计技术和指导线，但不得干涉其他技术要求。
5.全齿内径最大为30mm，外径最小为51.5mm。
（三）产品运用实例
现在几乎所有的轿车上都使用了助力转向装置，驱动其他发动机附件以及辅助装置，使得转向操纵更加灵活和轻便。例：东风标致307在猛打方向盘时，电泵会突然把转速提高到近5000r，助力会瞬间扩大，顺利完成避险操作，而能做到这一点的只有这种不依赖发动机转速的助力系统。
二、工艺路线
粉末冶金适用于大批量生产，在压制工序便可将粉末直接压制成坯，并且尺寸也能一次几乎达到成品要求，因此对于难以加工的带齿产品1.5.950，大大减少了生产时间和成本。
粉末冶金的加工工艺流程大多都基本相同，主要差别在于各个产品使用的模具和所使用粉材的不同，及不同产品所需加工工序不同。粉末冶金的加工工艺流程图如图21所示。
以下分析产品1.5.950的加工工艺流程：
（一）压制
粉末压制是指使松散的粉末成形为具有一定形状和强度的零件形状。压制过程中，粉末体在压膜内受力后，由松散状态向致密状态变化，形成具有一定形状和强度的压坯。压制后的产品如图22所示。
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图22 压制后的产品
压制后的产品表面呈灰黑色（由于光线问题，图片中的产品颜色偏亮），表面附着少量粉末颗粒，此时产品极易破损报废。
产品压制首先需要选择金属粉末，产品1.5.950所使用的金属粉末是海绵铁粉和雾化铁粉。经过筛选（使金属粉末通过不同孔径的网盘，可去除其中的可视杂质）、热处理（使金属粉末经过热处理，还原其余杂质以保证金属的纯净）、混粉（使金属粉末按照一定的比例融合化学试剂，可使产品获得一定的密度和强度）和润滑（加入有润滑作用的试剂，可保证金属粉末在生产过程中具有一定的流动性）后放入料筒，供压制使用。
压制过程中产品最易出现不良品的地方就是其表面，这和产品压制时的机器动作和所使用的模具有很大的关系。
产品1.5.950所使用的是机械式驱动装置液压机的粉末成型压机。首先使模具移动到指定位置，然后料靴进行铺粉，料靴退回后，接着上冲下行进行压制，中模随之下降以保证粉末被均匀压制，上模下压后会在模腔中保持数秒接着上冲缓慢上行，产品成型，最后机器手臂取出产品流入收料台。压制成型的基本步骤示意图如图23所示。
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图23 压制成型的基本步骤示意图
压制工序是所有工序中报废率最高的一道工序，因此工作人员在检查收料时需要多检查外观。产品950在压制过程中的不良品主要是有外观上的掉粉（如图24所示）、裂纹（如图24所示）、孔内掉粉（如图25所示）、齿内径拉伤（如图26所示）、凸台链接处裂纹（如图27所示）、内径裂纹（如图28所示）等问题。解决方式：当产品出现以上问题时，可能由于模具出现破损，此时最佳解决方式为更换模具；也可能由于压制时压力过大或产品脱模时上冲上行过快，此时应立即停机检查对机器参数设置进行调整。
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图24 掉粉/裂纹 图25 孔内掉粉
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图26 齿内侧拉伤 图27 凸台链接处裂纹
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图28 内径裂纹
当然，产品1.5.950也会有重量不合要求，尺寸公差偏大等尺寸类问题出现，这时大多是由于粉料偏多或粉料流动速度偏大，此时应该停机重新调整铺粉速度及控制粉料多少，严重时可更换料靴。
（二）烧结
烧结是指在有保护气氛的高温烧结炉中，经过一定时间后，将生坯中颗粒的机械连接转变为金属键的过程。
产品1.5.950采用的烧结方式是连续烧结，首先在烧结炉内进行脱蜡处理，然后产品随着网盘的传输逐渐进入炉内，炉内最高温度可达1135℃， 完成后通过冷却区，冷却区通过冷却水对产品进行冷却，温度为1560℃。该烧结方式减少了二次热处理工艺，避免了在传统热处理工艺中会产生的变形，能有效的避免薄壁件在其过程中受损。产品1.5.950的烧结参数如表21所示。
目录
引言 1
一、曲轴皮带盘950的简单介绍 2
（一）产品实物与产品图纸 2
（二）产品生产技术要求 2
（三）产品运用实例 3
二、工艺路线 3
（一）压制 4
（二）烧结 6
（三）整形 8
（四）外发加工 11
（五）焊接 12
（六）蒸汽 12
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
随着工业技术的不断发展与改善，粉末冶金技术已经成为工业零部件制造的一项重要的加工技术，它将材料科学和金属成型技术结合起来并使其广泛应用于现代各个领域。粉末冶金相较传统钢铁冶炼方式来说，具有一致性高、精度高、节省材料、可生产复杂零件等优点，且非常适合用于产品大批量生产。通过本文介绍曲轴皮带盘950的工艺流程，可以大概了解到粉末冶金的大致生产流程。该产品为半自动化人工收料，因此对于外观的检测更加严格。同时，为了保证产品的质量，生产时也会通过采用了一系列有效实用的方式来避免可能会出现的质量问题。
一、曲轴皮带盘1.5.950的简单介绍
（一）产品实物与产品图纸
曲轴 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
皮带盘1.5.950（1.5.950为公司产品曲轴皮带盘的产品号）是公司经常生产的产品之一。产品实物图如图11和图12所示。
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图11 产品实物图 图12 产品实物图
产品总高为45.3±0.2mm，内齿顶径为Φ26.3mm，外齿顶径为57±0.2mm，齿高为18.4±0.2mm，孔直径为Φ12±0.3mm（2x），孔深为20mm(2X)，内螺纹孔径为Φ8mm（6H），两孔中心距为42mm，槽深为15mm(8x)，表面粗糙度为Ra6.3。产品尺寸图纸如图13所示。
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图13 产品尺寸图纸
（二）产品生产技术要求
1.压制过程检查外观（裂纹，破损，毛刺等），不得发生碰撞。
2.毛坯尺寸和重量不能超过规定公差。
3.产品生产过程中需做防锈处理。
4.对孔和边缘的倒角，以提供烧结设计技术和指导线，但不得干涉其他技术要求。
5.全齿内径最大为30mm，外径最小为51.5mm。
（三）产品运用实例
现在几乎所有的轿车上都使用了助力转向装置，驱动其他发动机附件以及辅助装置，使得转向操纵更加灵活和轻便。例：东风标致307在猛打方向盘时，电泵会突然把转速提高到近5000r，助力会瞬间扩大，顺利完成避险操作，而能做到这一点的只有这种不依赖发动机转速的助力系统。
二、工艺路线
粉末冶金适用于大批量生产，在压制工序便可将粉末直接压制成坯，并且尺寸也能一次几乎达到成品要求，因此对于难以加工的带齿产品1.5.950，大大减少了生产时间和成本。
粉末冶金的加工工艺流程大多都基本相同，主要差别在于各个产品使用的模具和所使用粉材的不同，及不同产品所需加工工序不同。粉末冶金的加工工艺流程图如图21所示。
以下分析产品1.5.950的加工工艺流程：
（一）压制
粉末压制是指使松散的粉末成形为具有一定形状和强度的零件形状。压制过程中，粉末体在压膜内受力后，由松散状态向致密状态变化，形成具有一定形状和强度的压坯。压制后的产品如图22所示。
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图22 压制后的产品
压制后的产品表面呈灰黑色（由于光线问题，图片中的产品颜色偏亮），表面附着少量粉末颗粒，此时产品极易破损报废。
产品压制首先需要选择金属粉末，产品1.5.950所使用的金属粉末是海绵铁粉和雾化铁粉。经过筛选（使金属粉末通过不同孔径的网盘，可去除其中的可视杂质）、热处理（使金属粉末经过热处理，还原其余杂质以保证金属的纯净）、混粉（使金属粉末按照一定的比例融合化学试剂，可使产品获得一定的密度和强度）和润滑（加入有润滑作用的试剂，可保证金属粉末在生产过程中具有一定的流动性）后放入料筒，供压制使用。
压制过程中产品最易出现不良品的地方就是其表面，这和产品压制时的机器动作和所使用的模具有很大的关系。
产品1.5.950所使用的是机械式驱动装置液压机的粉末成型压机。首先使模具移动到指定位置，然后料靴进行铺粉，料靴退回后，接着上冲下行进行压制，中模随之下降以保证粉末被均匀压制，上模下压后会在模腔中保持数秒接着上冲缓慢上行，产品成型，最后机器手臂取出产品流入收料台。压制成型的基本步骤示意图如图23所示。
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图23 压制成型的基本步骤示意图
压制工序是所有工序中报废率最高的一道工序，因此工作人员在检查收料时需要多检查外观。产品950在压制过程中的不良品主要是有外观上的掉粉（如图24所示）、裂纹（如图24所示）、孔内掉粉（如图25所示）、齿内径拉伤（如图26所示）、凸台链接处裂纹（如图27所示）、内径裂纹（如图28所示）等问题。解决方式：当产品出现以上问题时，可能由于模具出现破损，此时最佳解决方式为更换模具；也可能由于压制时压力过大或产品脱模时上冲上行过快，此时应立即停机检查对机器参数设置进行调整。
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图24 掉粉/裂纹 图25 孔内掉粉
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图26 齿内侧拉伤 图27 凸台链接处裂纹
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图28 内径裂纹
当然，产品1.5.950也会有重量不合要求，尺寸公差偏大等尺寸类问题出现，这时大多是由于粉料偏多或粉料流动速度偏大，此时应该停机重新调整铺粉速度及控制粉料多少，严重时可更换料靴。
（二）烧结
烧结是指在有保护气氛的高温烧结炉中，经过一定时间后，将生坯中颗粒的机械连接转变为金属键的过程。
产品1.5.950采用的烧结方式是连续烧结，首先在烧结炉内进行脱蜡处理，然后产品随着网盘的传输逐渐进入炉内，炉内最高温度可达1135℃， 完成后通过冷却区，冷却区通过冷却水对产品进行冷却，温度为1560℃。该烧结方式减少了二次热处理工艺，避免了在传统热处理工艺中会产生的变形，能有效的避免薄壁件在其过程中受损。产品1.5.950的烧结参数如表21所示。
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