粉末冶金40F-6汽油机多台阶涨紧块零件的研制.pdf

第 1 9 卷第 5 期 2 0 0 9年 1 O月 粉 末冶 金工 业 P oW DER M E TALLURGY I NDUs TRY Vo1 ．1 9 No ． 5 0c t ．20 09 粉末冶金 4 0 F 一 6汽油机多台阶涨紧块零件的研制 王士 平 ， 杨 传 芳’ ， 胡焕 芝’ ， 程继 贵 1 ．华东粉末冶金厂 ， 安徽 马鞍 山 2 4 3 0 1 2 ；2 ．合肥工业 大学 材料科学与工程学 院，合肥2 3 0 0 0 9 摘要 针对 4 0 F 一 6汽油机涨紧块零件结构形状复杂、 力学性能要求高等特点 ， 通过合理进行 成形模具设计 ， 精 选材料配方， 优化 工艺参数， 采用粉末冶金方法成功生产 出了该零件 。 关键词 粉 末 冶金 ； 4 0 F 一 6汽 油机 ； 涨 紧块 ； 模 具设计 中图分 类号 TF I 2 5 文 献标 识码 A 文章编 号 1 0 0 6 6 5 4 3 2 0 0 9 0 5 0 0 2 1 ～0 3 DEVELOPM ENT OF M U LTI LEVEL TENSI oNI NG BLoCKS FOR 4 0F一 6 GASLI NE ENGI NES W ANG S h i p i n g ， YANG Ch u a n - f a n g 。 。 HU Hu a n z h i 。 C HENG J i - g u i 1 ． E a s t Ch i n a P o wd e r M e t a l l u r g y F a c t o r y， An h u i I Ma a n s h a n 2 4 3 0 1 2 - Ch i n a； 2 ． S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g ，He f e i Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y， He f e i 2 3 0 0 0 9， Ch i n a Abs t r a c t Te ns i on i ng bl oc ks f o r 40 F一 6 g a s l i n e e n gi ne s ha ve c o m pl e x s h a pe a nd s t r i c t s i z e a n d we i g ht t o l e r a nc e ． Th e y a r e t r a di t i on a l l y ma c h i ne d f r o m c a s t a l u m i n um a l l o y pa r t s ．By r e a s o n a b l e d e s i g n o f t h e mo l d ． o p t i mi z a t i o n o f p r o c e s s p a r a me t e r s ， s u c h p a r t wa s s u c c e s s f u l l y p r o du c e d by p owde r m e t a l l ur g y pr o c e s s ． Ke y wo r d s po wd e r me t a l l ur g y； 40 F一 6 pe t r o l mot o r； t e ns i o ni n g b l oc k； mol d d e s i gn 4 0 F 一 6汽油机涨 紧块 一般采用 压铸铝合金 制 造。该产品台阶多 、 结构复杂 、 强度要求高 ， 特别是 零件质量偏差要求高 一般小于 0 ． 5 g ， 因此需要大 量的切削加工 。另外 ， 由于铝合金轻 ， 使用时要在高 转速下才能涨开达到离合效 果。近年来 ， 尝试使用 粉末冶金方法制造 ， 但其 复杂 的结构和形状 以及较 高的性能要求 ， 使其成形难度较大 ， 尤其是使用油压 机 ， 压制 稳定性 较 差 ， 对 零件 的整体 制造水 平 提 出了 更高的要求。我们通过对零件结构 、 性能的分析 ， 依 据现有的技术装备 ， 通过对材料成分 的改进 、 合理的 模具设计 以及工艺参数的优化 ， 采用粉末冶金工艺， 在 液压 机上 压制 出 压坯 ， 经 烧 结及 后 处 理 后 得 到 了 该零件 。经用户使用 ， 产品合格 。 涨 紧块 的研制过程 图 1 所示为 4 0 F 一 6汽 油机涨紧块零 件图 ， 可见 该零件形状较复杂 ， 尺寸精度要求较高。结合该零 件 的性 能 要求 制定 其 粉末 冶金 生产 工艺 流程 如下 配料一 压 制一 烧结 一 钻孔一 蒸 汽处 理一 检验一 包 装一 入 库 1 ． 1材 料选择 由于 此零 件 的抗 压 强度 要 求较 高 相 应 于 ≥ l 5 k N ， 为达到材料所要求 的力学性能 ， 我们采用铁基 材料作 为基体 ， C u 、 Ni 、 Mo 、 P、 C作为强化组元 ， Cu 混料 时 易于加 入 ， 直接 混入 Ni 粉 由于 Ni 向 F e 扩 散 缓慢须长时间和高温烧结[ 1 ] 。因此采用 F e - 1 ． 7 5 Ni 一 0 ． 5 ％Mo - 1 ． 5 C u预 合金 粉， 由于 预合金粉 的 每个颗粒都是合金化的， 故解决 了烧结扩散均匀化 的困难【 2 ] 。P对铁 的固溶强化作用较强 ， 因此在烧 结铁 中加 入少 量 P可 显 著 提 高强 度 而不 降低 塑 性 r 3 ] 。表 1列 出 了主要 原 料 粉末 的技 术 规格 。表 2 为成形混合料的成分配比。 收稿 日期 2 0 0 9 0 4 2 3 作者简介 王士平 1 9 6 5 一 ， 男 ， 安徽人 ， 华东粉末冶金厂总工程师 ， 主要从事粉末冶金产品的研发工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 王士平等 粉末 冶金 4 0 F - 6汽油机多 台阶涨紧块零件 的研制 2 3 cm 。 ，压坯 质量 误差 小 于 0 ． 5 g 。 1 ． 3烧 结 为使材料中合金元素充分合金化， 适当提高烧 结温度并延长烧结时间很有必要 ， 具体工艺为 在分 解氨 与 氮 气 混 合 气 氛 中 ， 于 1 1 2 0 ℃ 烧 结 保 温 4 5 mi n ， 为尽量减少烧结变形 ， 将 多台阶面朝 上， 整齐 摆放 在 高铝 陶瓷板 上再 放 到 网带 上烧 结 。 1 ． 4后 处理 在专用夹具上对烧结零件进行钻孔。由于该零 件 制造 时外 圈在 1 6 O ～ 1 8 0 ℃ 要 粘结 刹 车 片 ， 因此 产 品内不能含油， 如含油在加热时油会渗出， 刹车片粘 结不牢 ， 影响产 品使用 。我们通过蒸汽处理一方面 是去除零件表面及孔隙中的油 ， 二是提高零件密度 、 强度与表面硬度 ， 保证产 品的强度要求 。具体工艺 为 3 0 0 ℃ 以下 通蒸 汽 除油 1 h左 右 以 蒸 汽 中无 油 烟 为准 ， 5 6 0 ～ 5 7 0 ℃ 下 保 温 1 h ， 温 度 不 宜 超 过 5 7 0 ℃ ， 否则零 件 表 面会生 成 F e 。 O 。 ， 表 面发 红 ， 影 响 外观质量， 时间也不宜过 长， 过长零 件硬度过 高易 脆 ， 会降低抗弯强度 。 2 性能测试 和使用效果 2 ． 1 性 能 测试 结果 按 以上工 艺 条 件 生产 出 的零 件 经检 测 ， 密 度 ≥ 6 ． 9 3 g ／ c m。 ， 硬 度 ≥ 5 8 HR A， 各 台 阶 处 硬 度 差 ≤ 5 HRA。在 WE 一 1 0 0 万能液压材料试验机上用专用 夹具测其抗压 强度为 l 6 ～ 1 8 k N， 零件其他 物理和 力学性能完全符合图纸设计要求。 产品尺寸也完全符合图纸要求 ， 材料中的合金 元素 C u易于使烧结体膨胀， Ni 、 P易于使烧结体收 缩 。合理调节合金元素的含量可以精确控制产品的 尺寸变化 ， 提高其密度均匀性 。尤其像这种形状复 杂尺寸不均匀的零件尤为重要。 2 ． 2装机 试验 结 果 客 户 以前用 的铝 合 金 压铸 件 因其 轻 ， 要 在 高转 速下才能涨开达到离合效果 ， 使用铁基粉末 冶金涨 紧块有 效 地解决 了这 个 问题 ， 客 户 反 应 离合 器 的稳 定性大大提高 ， 使用效果 良好 。现已大批量生产。 参考 文献 [ 1 ] 韩凤麟 ．粉末冶金机械零件[ M] ．北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 7 1 5 4 1 5 9 ． [ 2 ] 周作平 ， 申小平 ． 粉末 冶金 机械零件实用手册E M] ．北 京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 6 4 5 5 ． [ 3 ] 于洋 ．烧 结钢 生产 过 程 中的尺 寸变 化及 其控 制 [ J ] ． 粉末冶金技术 ， 2 0 0 3 1 4 8 ． 网 络 信 息 欧洲粉末冶金协会计划加倍 努力工作化解 经济危机 中 图分类 号 T F 1 2 文 献标 识码 D 针对当前严重的金融危机和经济衰退 ， 欧洲粉末冶金协会会长 I n g o C r e me r 表示 目前在欧洲汽车制造 行业存 在着 产能 过剩 问题 ， 相 当一 部分 欧洲 粉 末 冶 金界 人 士 亦 对 此认 可 ， 估 计 每 年 欧 洲轿 车 产 量 过剩 约 4 0 万辆 。欧洲汽车制造行业 的衰退 ， 并不意味着应该漠视粉末冶金技术在汽车制造行业的应用， 相反却应该努 力提供更好的产品和服务 ， 现在粉末冶金行业生产的制品的质量更好 了， 产品的价格更优惠 了， 汽车制造行 业 的客户 现在 比金 融危机 前更 易接 受 改 良的工 艺 和技术 。粉末 冶 金 产业 的全 球 化发 展 产 生 了很 多 的机 遇 ， 但 目前的这次经济危机也是世界性 的几乎所有 的市场都在萎缩 ， 互连网时代使得知识产权不再具有很高 的 价值 。 虽然出现了一些问题， 不过现在粉末冶金行业仍存在一些有利于发展的积极因素 粉末冶金技术是环保 的、 新型的、 节约生产费用的， 并且在钨、 铀 、 钼和金属注射成形等领域是惟一的生产技术。在 2 0 0 8年欧洲粉 末冶金协会又发展了新会员 ， 多数欧洲粉末冶金协会的会员仍在 困境中坚持 ， 经济危机终将会结束 ， 那些变 通 和采用 新技 术者 会变 得更 强大 。信 息摘 译 自欧洲粉 末 冶金 协 会 网站 h t t p ／ ／ w ww． e p ma ． c o m／ Ne w n o n me mb e r s ／ p d f ／ a n n u a l r e p o r t 一 2 0 0 9 ． p d f ／ 2 o o 9 6 4 路讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m