淺析高強度鐵基粉末冶金的雙聯齒輪問題
科學進步
作者：張慧玲
摘 要：隨著我國汽車工業特別是轎車工業的蓬勃發展，給粉末冶金鐵基製品帶來了前所未有的發展機遇。汽車製造業中使用的鐵基粉末冶金零件日益增多，而粉末冶金齒輪在整個粉末冶金結構件中處於飛速發展的地位，擴大粉末冶金汽車零件應用的有效途徑是開發研製中高強度的鐵基粉末冶金結構零件。
關鍵詞：雙聯齒輪；粉末冶金；模具
雙聯齒輪就是兩個齒輪連成一體，這種雙聯齒輪在輪係中（變速器）被稱為滑移齒輪，它的作用就是改變輸出軸的轉速或速度。齒輪箱裏，有滑移齒輪就可以有多種轉速或速度，沒有滑移齒輪就隻有一種轉速或速度。對於高強度鐵基粉末冶金的雙聯齒輪應用更是廣泛。下麵我們就來探討一下它的設計和開發問題。
一、產品分析
隨著粉末冶金技術的迅速發展，使得製造高性能低成本的齒輪製品成為可能。可見采用高性能粉末冶金材料能滿足齒輪的彎曲疲勞強度與接觸疲勞強度的要求。
二、工藝設計
產品的開發工藝為：混料——壓製——燒結——浸——機加工——熱處理——機加工——油浸。根據工況分析此產品必須具有高強度與良好的耐磨性。
1）材料設計：根據產品的使用情況選用具有高強度的鐵基粉末冶金材料Fe-1.3Cu-0.8C-1.7Ni-0.5Mo。因本產品要進行切削加工，考慮對加工刀具的磨損，加入質量分數為0.35%的MnS。銅與鐵的濕潤性很好有利於提高材料的密度和強度；鎳主要提高材料的強度與硬度，並明顯改善其衝擊韌性，鎳銅同時進行合金化以穩定燒結品尺寸；鉬主要是提高材料的強度與淬透性，有效地減少回火脆性；硫化錳主要提高燒結品的切削加工性能。原料粉末混合後要具有良好的流動性和壓製性能，以保證具有複雜結構的齒輪製品在成形時的密度分布均勻。
2）壓製與燒結：采用60t的全自動成形壓機進行產品的壓製，必須保證壓製品的密度分布均勻且分割密度小於0.1g/cm3。燒結工藝：在有快速脫脂裝置的網帶式燒結爐中1120度的溫度，90%氮和10%氫的氣氛下燒結25分鍾，燒結時嚴格控製燒結氣氛的碳勢，以免脫碳影響齒輪的燒結性能。
3）表麵熱處理：網帶爐進行滲碳熱處理。具體工藝為：860度下在碳勢0.8%的保護氣體中奧氏體化30～60分鍾，10#油中淬火至80度，冷卻到室溫後再在100～200度下回火1小時，以減小淬火應力、降低脆性並保持高強度。
4）後續機加工：一次機加工是根據產品圖對雙聯齒輪的燒結體進行機加工，二次機加工主要是在熱處理後加工其柱麵外圓保證其裝配精度。
三、成型模具設計
根據不等高粉末冶金製品模具以及齒輪模具的設計原理，結合所研製產品的結構特征采用“上二下三”模具成形方案。