高强度铁基粉末冶金换档摆杆的研制.pdf

第 2 3卷第 5 期 2 0 1 3年 1 O月 粉末冶 金 工业 PoW DER M ETALLURGY I NDUS T RY Vo1 ． 23 No ．5 0c t ． 2 01 3 高强度铁基粉末冶金换档摆杆的研制 郑惠 ， 许 兆选 ， 魏伟 鲁银投资集团禹城粉末 冶金 制品有 限公司 ， 山东 禹城 2 5 1 2 0 0 摘要 我 国轿 车工业 的快速 发展 ， 给铁基粉 末 冶金 制 品带 来 了前 所未有 的发展 机遇 。扩 大粉 末 冶金 汽 车零件应 用的有效途 径是 开发研 制 高强度 的铁 基粉 末 冶金 结构件 。本 文分析 了汽 车 变速 箱换 档摆杆 的 结构尺寸 、 力 学性 能等 特点 ， 制定合 理 的开发 方案 ， 确 定 了使 用材料 、 生产 工 艺流程及 模具 。成功研 制 出了符合 要 求的 高强度粉 末 冶金换 档摆 杆 。 关 键词 高 强度铁 基粉 末 台 金 ； 换档 摆杆 中图分类 号 TF 1 2 5 ． 1 文献标 识码 A 文章编 号 1 0 0 6 6 5 4 3 2 O 1 3 0 5 0 0 4 6 ～0 4 RES EARCH AND DEVE LOP M E NT OF HI GH S TRENGTH I RON B AS ED POW DER M ETALLU RGY SH I FT PENDU LU M ROD ZHENG Hu i ， XU Zh a o - xu a n， W EI W e i Lu y i n g r o u P y u c h e n g p o wd e r me t a l l u r g y p r o d u c t s C O ．。L TD，S h a n d o n g y u c h e n g 2 5 1 2 0 0， Ch i n a } Ab s t r a c t The r a p i d d e ve l op me n t o f Ch i n a s a u t o mob i l e i nd us t r y ha s br o ug ht t he u np r e c e d e n t e d de ve l o pme n t op po r t u ni t y f o r i r on b a s e d p o wde r me t a l l ur gy pr o du c t s ． An e f f e c t i v e wa y t o e xD a n d t he a p pl i c a t i o n o f p o wde r m e t a l l ur g y a ut o m o bi l e pa r t s i s t o d e v e l o p t he h i gh s t r e ng t h of t h e i r o n b a s e p o wd e r m e t a l l ur gi c a l s t r u c t u r a l pa r t s ． The p a p e r a na l y z e d t he a u t o mob i l e t r a ns mi s s i o n s h i l t pe n du l um r o d s t r uc t u r e s i z e a n d me c ha n i c a l p r op e r t i e s，e t c ．Th e r e a s o na b l e de ve l op me n t p l a n， t he c h oi c e o f m a t e r i a l s ， pr o d uc t i o n pr o c e s s a n d mou l d we r e de t e r mi n e d ．As t h e r e s u h，t h e h i g h s t r e n g t h p o wd e r me t a l l u r g y s h i f t p e n d u l u m r o d me e t i n g t h e r e q u i r e me n t s wa s s u c c e s s f ul l y d e v e l op e d ． Ke y wo r d s h i g h s t r e n g t h i r on ba s e d p o wde r me t a l l ur g y； s hi f t p e n du l um r o d 换档摆杆是汽车变速箱中大量使用的粉末冶金 结构件 图 1 ， 对其精度和强度要求较高 。本公 司 在 分析零 件精 度和 结 构性 能 的基 础 上 ， 通 过 大 量试 验 ， 开发成功 ， 其各项性能完全达到产品的要求 。 1 产 品分析 换档摆杆 的几何尺寸如 图 2 所示 ， 力学性 及技 术要求见表 1 。 粉末制品压制是通过对阴模型腔内的粉末施加 图 1 换档摆杆 收稿 日期 2 0 1 3 --0 2 1 8 作者简介 ； 郑 1 9 7 4 一 ， 女 汉 ， mF , NNX ， 工程师 ， 主要研究方 向为粉末冶金制品的研发 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 郑 惠等 高强度铁基粉末冶金换档摆杆的研 制 4 7 垂直方向的压力使粉末移动 、 变形 ， 从而得到～定 的 压坯密 度 ， 然后进行 烧结制成成 品。而随着 压力 的升 高 ， 产 品密度不断升 高 ， 特别 当产 品密度 在 6 ． 0 g ／ c m。 以上 时 ， 提高密度所 需要 的压制 压力迅速增 加 。 目前， 大 部 分 结 构 件 整 体 密 度 要 求 在 6 ． 8 g ／ c m。 左 右 ， 由 于换 档 摆 杆 在 工 况 条 件 下 部 分 区域 广 应力较大 ， 因此对局部强度及硬度要求较高 ， 如果通 过提高产品整体密度达到产品要求会导致生产成本 大 幅上升 。所 以采用 对产 品部 分 区域 进行 渗铜烧 结 的方法来提高产 品特定 区域的密度及强度 1 ] ， 利用 较低 的生 产成本 达 到 良好 的使 用 效果 。在换 档摆 杆 的制 造过 程 中采 用 了这种 生产 工艺 。 图 2 换档摆杆的几何尺寸 表 1 换档摆杆 的力学性能及技术要求 2 研 制方法 2 ． 1成 形模 的设计 根据换档摆杆的形状 ， 设计零件 的压坯 ， 如图 3 所 示 。 2 ． 2制 备工艺 2 ． 2 ． 1 粉末 制备 采 用 的 主 要 原 料 粉 末 包 括 水 雾 化 F e粉 、 小于 2 0 0． rag化 c u粉和石墨粉。对原料粉末按 比 例进行配制 ， 并在 0 ． 5 t 双锥混料器 中混合 2 O ～3 0 rai n ， 然后在 1 ． 5 t 双锥混 料器 中合批 3 0 5 0 mi n 。 2 ． 2 ． 2压制 经计算 面积 ， 换 档摆杆 需要在 1 0 0 t干粉液压 图 3换 档 摆 杆 压 坯 机上压 制 ， 由于换 档摆 杆 结 构 复 杂 ， 成形 比较 困难 ， 为 了保证各部分的密度 比较均匀， 后续要通过机械 加 工来 完成 L 2 ] 。所 以压制 采用 “ 一 上二 下” 的模具 结 构 ， 用 后压方式实 现双 向压 制 ， 压 坯密 度达 到 6 ． 8 5 ～ 7 ． 0 g ／ c m3 。 2 ． 2 ． 3 一次烧 结 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 郑惠等 高强度铁基粉末冶金换档摆杆 的研制 4 9 防止 孔 隙对 结 果 的影 响 ， 采 用 石 蜡 封 孔 。虽 然 封 3 ． 4 性 能检 测 蜡 时试样 上粘 附少 量 的石蜡 会对 结果 带来 一定 的影 各项性 能 检测结 果见 表 2 。 响 ， 但 密 度仍 可 由如下公 式 进行 粗略计 算 表 2 性 能检测结果 p H 2 O ‘ o 10 一 式 中 ， 』0为 样 品 密 度 ， g ／ c m。 ； ID 为 水 的 密 度 ， g ／ cm 。 ；m 。为浸 蜡 前 坯 块 在 空 气 中称 量 的质 量 ， g ； m 为浸 蜡后 坯块 在 空气 中称量 的质 量 ， g ； m。为浸蜡 后 坯块 在水 中称 量 的质量 ， g 。每个 密度 值 皆是对 相 同 条件 下制 备 的三个 样 品测量 后取 平均值 得 到 的 。 局部 密度 的检 测 ， 按 照要 求 ， 需要用 切 割机 切取 试样 ， 测试方法同整体测密度的方法一致。 3 ． 2硬 度检 测 洛 氏硬度 HRA 测 量 在洛 氏硬 度仪 上 进行 ， 在 试样上取五个不同的点进行测试 ， 最终取平均值 。 3 ． 3压 溃强 度检 测 压 溃强 度 检 测 在万 能 实 验机 上 进 行 ， 控 制加 载 速度 ≤ 0 ． 0 3 t ／ s ， 利 用 专 用 检 具 对 产 品 的指 部 做 压 溃强 度试 验 ， 检验工 装 如 图 7所示 。 上 定 执 卜固定板 压杆＼ 一定位销 瞳 豳 图 8 压溃强度检验 工装 整 体 渗 铜 区 捌 其 鑫 置 压 溃 强 度 ／ g c m -3 s‘c m - 3 k N 4 结语 本文详述了高性能粉末冶金换档摆杆 的研制过 程 ， 装机试验表明， 换档摆杆各项性能指标均满足使 用 要求 。 参考 文献 I L l 郭庚辰．渗铜粉末 冶金 钢生产工 艺要 素[ J ] ．兵器材料 科学与工程 1 9 9 2 ，1 5 2 2 3 2 7 ． E 2 ] 印红羽 ， 张华诚 ．粉末 冶金模 具设计 手册[ M] ．北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 2 1 5 5 1 6 3 ． E 3 ] 董 颐 ， 刘传习 ．烧 结钢熔渗 铜影 响因素的研究 [ J ] ． 粉 末冶金技术 I 9 9 0 ， 8 1 3 0 1 3 5 ． E 4 ] 廖 寄乔 ． 粉体 材 料科 学 与 工程 实 验技 术 原理 及应 用 [ M] ．长沙 中南大学出版社 ， 2 0 0 1 9 7 ． 国 外 信 电 英 国使用软磁粉末制造发 电用斯特林发动机的定子 中图分 类号 T F 1 2 5 ． 8 文献标 识码 D Mi c r o g e n引擎有限公司为其微型热电联供装置开发出了一种 自由活塞式斯特林 S t i r l i n g 引擎 ， Mi c r o g e n引擎有 限公 司使 用 了瑞典 赫 格 纳 斯 AB公 司生 产 的 S o ma l o y软 磁 复 合 材 料 粉末 制 造 这 种 引 擎 的 内定 子 。Mi c r o g e n引 擎有 限公 司位 于英 国 的彼 得伯 勒 P e t e r b o r o u g h 市 ， Mi c r o g e n引擎 有 限公 司 开发 的微 型 热 电联供装 置 可 以产生 1 k W 的电能 ， 其产 生 的电能 既可 以用 于 为 家用 电器供 电 ， 也 可 以用 于 烧水 或 取 暖 。如 果使用钢片制造这种斯特林发动机的内定子 ， 需要使用符合严格尺寸要求的 5 0 0个钢片。而使用 S o ma l o y 粉末制造的一个部件 ， 即可满足设计需求。由于使用 了赫格 纳斯 A B公 司生产 的 S o ma l o y粉末 ， Mi c r o g e n 引擎有限公司显著的提高 了斯特林发动机的产 量。在 Mi c r o g e n引擎有 限公 司的网站上 WWW． mi c r o g e n e n g i n e ． c o rn ， 可以看到有关这种微型热电联供装置运行情况 的说明材料 。信 息摘译 自 国际粉末冶金单位 目录 网站 h t t p ／ ／ www． i p md ． n e t ／ n e ws ／ Ne ws ／ O 0 2 1 5 7 ． h t ml 2 0 1 3 3 1 9 ／ 2 0 1 3 3 1 6 路讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m