一种高密度曲轴正时链轮的制备方法及制得的链轮与流程

1.本技术涉及链轮领域，更具体地说，它涉及一种高密度曲轴正时链轮的制备方法及制得的链轮。


背景技术：

2.链轮是机械传动系统的重要零部件，正时链轮为链轮的一种，正时链轮的作用相当于正时皮带，是发动机配气系统的重要组成部分，通过与曲轴的连接并配合一定的传动比来保证进、排气时间的准确。
3.一般的，链轮的加工方法多为机械加工，通常包括：先使用压力机下料，将卷料钢丝在压力机上剪切成节料，将节料放置在带有刃口的模具中进行整形，在压力机上进行镦挤得到坯件，将坯件送入去毛机进行去毛刺和清洗，将去毛刺的坯件放入模具中再次挤压，挤出形成产品所需的尺寸，最后对产品进行清洗、校验。在实际应用中发现，上述链轮表面存在相应的孔隙分布，链轮的力学性能不佳，使用寿命短。


技术实现要素：

4.本技术提供一种高密度曲轴正时链轮的制备方法及制得的链轮，得到的链轮表面能够形成良好的表面致密化深度，链轮的密度佳，抗拉强度和表面硬度得到有效改善，力学性能优异。
5.第一方面，本技术提供一种高密度曲轴正时链轮的制备方法，采用如下的技术方案：一种高密度曲轴正时链轮的制备方法，包括以下步骤：将铁钼合金粉、镍粉、石墨粉和润滑剂混合均匀，放入模具中进行压制，得到压制件；将压制件采用多段预热处理后进行烧结，烧结完成后冷却得到坯件；将坯件进行整形处理，以使得坯件的直径缩小0.8-2mm，整形后得到链轮产品。
6.更进一步的，烧结完成后一般冷却至50-75℃。
7.将压制件先采用多段预热处理，对材料起到硬化的作用，改变材料的内部微观结构、细化晶粒，调理链轮的抗拉强度和表面硬度，再进行烧结处理，进一步实现粉末颗粒间的紧密结合，以使得材料更加坚固，均匀不平衡组织，调整晶粒大小与状态，以利于与后续的整形处理配合，有效改善产品的力学性能。采用先多段预热处理再烧结最后整形的方式，并严格把控坯件整形时的直径缩小程度，能够有效提高产品的密度，形成良好的表面致密化深度，有效改善产品的抗拉强度和表面硬度。
8.优选的，所述压制的压力为100-200mpa。进一步的，压制的压力可以为100mpa、110mpa、120mpa、150mpa、180mpa等。
9.优选的，所述多段预热处理具体为三段预热，第一段预热温度为500-600℃，时间为10-25min；第二段预热温度为600-700℃，时间为20-30min；第三段预热温度为700-800
℃，时间为30-45min。
10.优选的，所述烧结温度为1200-1300℃，烧结时间为3-6h。
11.通过采用上述技术方案，采用三段预热处理，改变材料的内部微观结构、细化晶粒，调理链轮的抗拉强度和表面硬度，再配合相应的烧结处理，步实现粉末颗粒间的紧密结合，以使得材料更加坚固，均匀不平衡组织，有效改善产品的力学性能。
12.优选的，所述整形处理为机械挤压，机械挤压的压力为300-450mpa。具体的，机械挤压的压力可以为320mpa、360mpa、380mpa、400mpa、430mpa等。
13.经过试验发现在进行整形处理时，机械挤压的压力在300-450mpa的条件下，不仅能够有效减少产品表面粗糙度，并使得材料晶粒组织更为紧密，形成良好的表面致密化深度，提高产品的综合性能，而且能够有效避免因挤压出现的裂缝问题，有效改善产品质量。
14.第二方面，本技术提供一种高密度曲轴正时链轮的制备方法，采用如下的技术方案：一种高密度曲轴正时链轮，采用上述的高密度曲轴正时链轮的制备方法制得。
15.链轮由以下重量百分比的原料组成：铁钼合金粉92-97％，镍粉3-7％，石墨粉0.5-1％，润滑剂0.4-1％以及不可避免的杂质；所述铁钼合金粉中铁含量不少于70％。
16.进一步的，铁钼合金粉中铁含量为70-80％。
17.作为更优选的技术方案，铁钼合金中铁元素含量为70％。铁元素含量也可以为75％、80％或90％等。
18.更进一步的，润滑剂选用润滑剂skf1000，润滑剂粒度为10-30μm。
19.选用特定含量的铁钼合金作为主料，并辅以镍粉、石墨粉和润滑剂，各原料组分之间相互配合，产品密度佳，且产品的抗拉强度和表面硬度得到改善，力学性能优异。
20.优选的，所述铁钼合金粉的粒度为75-100μm。
21.优选的，所述石墨粉粒度为10-30μm。
22.优选的，所述镍粉粒度为10-50μm。
23.经过试验发现，铁钼合金粉、石墨粉、镍粉的粒度需严格把控，才能在相应的制备步骤中调整材料内部的晶粒大小和状态，获得力学性能更佳的链轮产品。
24.综上所述，本技术具有以下有益效果：1.将压制件先采用多段预热处理，对材料起到硬化的作用，改变材料的内部微观结构、细化晶粒，调理链轮的抗拉强度和表面硬度，再进行烧结处理，进一步实现粉末颗粒间的紧密结合，以使得材料更加坚固，均匀不平衡组织，调整晶粒大小与状态，以利于与后续的整形处理配合，有效改善产品的力学性能。
25.2.在进行整形处理时，机械挤压的压力在300-450mpa的条件下，不仅能够有效减少产品表面粗糙度，并使得材料晶粒组织更为紧密，形成良好的表面致密化深度，提高产品的综合性能，而且能够有效避免因挤压出现的裂缝问题，有效改善产品质量。
26.3.选用特定含量的铁钼合金作为主料，并辅以镍粉、石墨粉和润滑剂，各原料组分之间相互配合，产品密度佳，且产品的抗拉强度和表面硬度得到改善，力学性能优异。
附图说明：
图1为本技术实施例6的微观结构图；
图2为本技术对比例5的微观结构图。
具体实施方式
28.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围，实施例中未注明的具体条件，按照常规条件或者制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例
29.实施例1一种高密度曲轴正时链轮，由以下重量百分比的原料组成：铁钼合金粉92％，镍粉6％，石墨粉1％，润滑剂1％以及不可避免的杂质；铁钼合金粉中铁含量为85％，铁钼合金粉的粒度为75-100μm；润滑剂选用润滑剂skf1000，润滑剂粒度为10-30μm；石墨粉粒度为10-30μm；镍粉粒度为10-50μm。
30.高密度曲轴正时链轮的制备方法，包括以下步骤：将铁钼合金粉、镍粉、石墨粉和润滑剂混合均匀，放入压制模具中进行压制，压制的压力为100mpa，得到压制件；将压制件采用多段预热处理后在烧结炉中进行烧结，烧结完成后冷却至50℃得到坯件；其中，多段预热处理具体为三段预热，第一段预热温度为500℃，时间为10min；第二段预热温度为600℃，时间为30min；第三段预热温度为700℃，时间为30min；烧结温度为1200℃，烧结时间为6h；采用机械挤压的方式对坯件进行整形处理，机械挤压的压力为300mpa，以使得坯件的直径缩小0.8-1mm，整形后得到链轮产品。
31.实施例2一种高密度曲轴正时链轮，由以下重量百分比的原料组成：铁钼合金粉95％，镍粉3.5％，石墨粉0.7％，润滑剂0.8％以及不可避免的杂质；铁钼合金粉中铁含量为70％，铁钼合金粉的粒度为75-100μm；润滑剂选用润滑剂skf1000，润滑剂粒度为10-30μm；石墨粉粒度为10-30μm；镍粉粒度为10-50μm。
32.高密度曲轴正时链轮的制备方法，包括以下步骤：将铁钼合金粉、镍粉、石墨粉和润滑剂混合均匀，放入压制模具中进行压制，压制的压力为200mpa，得到压制件；将压制件采用多段预热处理后在烧结炉中进行烧结，烧结完成后冷却至75℃得到坯件；其中，多段预热处理具体为三段预热，第一段预热温度为560℃，时间为25min；第二段预热温度为650℃，时间为24min；第三段预热温度为730℃，时间为45min；烧结温度为1300℃，烧结时间为3h；采用机械挤压的方式对坯件进行整形处理，机械挤压的压力为450mpa，以使得坯件的直径缩小1.8-2mm，整形后得到链轮产品。
33.实施例3
与实施例2的区别在于，高密度曲轴正时链轮的制备方法，包括以下步骤：将压制件采用多段预热处理后在烧结炉中进行烧结，烧结完成后冷却至50℃得到坯件；其中，多段预热处理具体为两段预热，第一段预热温度为440℃，时间为25min；第二段预热温度为580℃，时间为20min；烧结温度为1220℃，烧结时间为5.2h；其余均与实施例2相同。
34.实施例4与实施例2的区别在于，将压制件采用多段预热处理后在烧结炉中进行烧结，烧结完成后冷却至75℃得到坯件；其中，多段预热处理具体为三段预热，第一段预热温度为600℃，时间为20min；第二段预热温度为700℃，时间为25min；第三段预热温度为800℃，时间为40min；烧结温度为1270℃，烧结时间为4.6h；其余均与实施例2相同。
35.实施例5与实施例4的区别在于，烧结温度为1420℃，烧结时间为1.7h，其余均与实施例4相同。
36.实施例6与实施例4的区别在于，采用机械挤压的方式对坯件进行整形处理，机械挤压的压力为380mpa，以使得坯件的直径缩小1.2-1.5mm，整形后得到链轮产品；其余均与实施例4相同。
37.对比例对比例1与实施例6的区别在于，将铁钼合金粉等量替换为铁粉，铁粉的粒度为150-200μm，其余均与实施例6相同。
38.对比例2与实施例6的区别在于，铁钼合金粉的粒度为40-60μm，石墨粉的粒度为80-100μm，镍粉的粒度为100-150μm，其余均与实施例6相同。
39.对比例3与实施例6的区别在于，将得到的压制件省略多段预热处理步骤，直接进行烧结处理，其余均与实施例6相同。
40.对比例4与实施例6的区别在于，对坯件不进行整形处理，其余均与实施例6相同。
41.对比例5采用普通常规产品，具体采用公开号为cn105014077a的专利申请中实施例五制得的产品。
42.性能检测试验将实施例1-6和对比例1-5得到的链轮样品根据美国标准mpif35-2016对各样品的密度、抗拉强度、表面致密化深度以及表面硬度进行测试，结果记录在表1。
43.表1表1结合实施例1-6并结合表1可以看到，实施例1-6得到的链轮产品的密度均≥7.5g/cm3，属于高密度链轮产品，链轮的抗拉强度均≥900mpa，表面硬度≥45，表面致密化深度≥0.3mm，得到的链轮表面能够形成良好的表面致密化深度，链轮的密度佳，抗拉强度和表面硬度得到有效改善，力学性能优异。
44.结合实施例6和对比例1-2可以看到，对比例1中将原料组分中的铁钼合金粉替换成粒度更大的铁粉，对比例2对铁钼合金粉、石墨粉以及镍粉的粒度进行调整，再结合表1可以看到，不管是主要组分的替换，还是原料组分的粒度改变，链轮产品的抗拉强度、表面硬度和表面致密化深度均明显下降。实施例6严格把控铁钼合金粉中铁的含量和粒度，并进一步严格把控石墨粉、镍粉的粒度，以利于各原料组分协同配合提高产品的强度和硬度，且在多段预热处理和烧结过程中能够调整晶粒形态、改善材料内部的金相组织，各原料组分均匀扩散，形成均匀的细晶组织，从而使得产品的综合性能得到有效提高。
45.结合实施例6和对比例3并结合表1可以看到，对比例3对坯件直接进行烧结处理，不仅材料内部组织不够均匀，也无法在表面形成致密化深度，产品的综合性能显著下降。而实施例6先采用多段预热处理，能够先对材料起到硬化的作用，改变材料的内部微观结构、细化晶粒，调理链轮的抗拉强度和表面硬度，再进行烧结处理，进一步实现粉末颗粒间的紧密结合，以使得材料更加坚固，均匀不平衡组织，调整晶粒大小与状态，从而提高产品的抗拉强度、表面硬度和表面致密化深度。
46.结合实施例6和对比例4并结合表1可以看出，对比例4中采用的机械挤压压力过小，而坯件的直径缩小程度过大，导致整形过度，产品表面出现微裂纹，且不够平滑。由此可
见，严格把控整形处理的挤压压力以及坯件的直径缩小程度，不仅能够有效减少产品表面粗糙度，并使得材料晶粒组织更为紧密，形成良好的表面致密化深度，提高产品的综合性能，而且能够有效避免因挤压出现的裂缝问题，有效改善产品质量。
47.结合实施例6和对比例5并结合图1和图2可以看到，本技术得到的产品具有优异的表面致密化深度，而对比例5得到的产品无法在表面形成表面致密化深度。
48.结合实施例6和对比例1-5并结合表1可以得到，只有采用本技术的原料组分并配合特定的制备步骤，才能够得到高密度的链轮产品，链轮表面能够形成良好的表面致密化深度，其抗拉强度和表面硬度得到有效改善，力学性能优异。
49.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种高密度曲轴正时链轮的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将铁钼合金粉、镍粉、石墨粉和润滑剂混合均匀，放入模具中进行压制，得到压制件；将压制件采用多段预热处理后进行烧结，烧结完成后冷却得到坯件；将坯件进行整形处理，以使得坯件的直径缩小0.8-2mm，整形后得到链轮产品。2.根据权利要求1所述的高密度曲轴正时链轮的制备方法，其特征在于：所述压制的压力为100-200mpa。3.根据权利要求1所述的高密度曲轴正时链轮的制备方法，其特征在于：所述多段预热处理具体为三段预热，第一段预热温度为500-600℃，时间为10-25min；第二段预热温度为600-700℃，时间为20-30min；第三段预热温度为700-800℃，时间为30-45min。4.根据权利要求3所述的高密度曲轴正时链轮的制备方法，其特征在于：所述烧结温度为1200-1300℃，烧结时间为3-6h。5.根据权利要求1所述的高密度曲轴正时链轮的制备方法，其特征在于：所述整形处理为机械挤压，机械挤压的压力为300-450mpa。6.一种高密度曲轴正时链轮，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的高密度曲轴正时链轮的制备方法制得。7.根据权利要求6所述的高密度曲轴正时链轮，其特征在于：所述链轮由以下重量百分比的原料组成：铁钼合金粉92-97%，镍粉3-7%，石墨粉0.5-1%，润滑剂0.4-1%以及不可避免的杂质；所述铁钼合金粉中铁含量不少于70%。8.根据权利要求7所述的高密度曲轴正时链轮，其特征在于：所述铁钼合金粉的粒度为75-100μm。9.根据权利要求7所述的高密度曲轴正时链轮，其特征在于：所述石墨粉粒度为10-30μm。10.根据权利要求7所述的高密度曲轴正时链轮，其特征在于：所述镍粉粒度为10-50μm。

技术总结
本申请涉及链轮领域，具体公开了一种高密度曲轴正时链轮的制备方法及制得的链轮，链轮的制备方法包括以下步骤：将铁钼合金粉、镍粉、石墨粉和润滑剂混合均匀，放入模具中进行压制，得到压制件；将压制件采用多段预热处理后进行烧结，烧结完成后冷却得到坯件；将坯件进行整形处理，得到链轮产品。一种高密度曲轴正时链轮，采用上述的高密度曲轴正时链轮的制备方法制得；链轮由以下重量百分比的原料组成：铁钼合金粉92-97%，镍粉3-7%，石墨粉0.5-1%，润滑剂0.4-1%以及不可避免的杂质。得到的链轮表面能够形成良好的表面致密化深度，链轮的密度佳，抗拉强度和表面硬度得到有效改善，力学性能优异。能优异。能优异。


技术研发人员：周文虎 苑军 段崇和
受保护的技术使用者：济南新艺粉末冶金有限公司
技术研发日：2023.06.17
技术公布日：2023/9/22