本發(fā)明涉及粉末冶金零件的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種粉末冶金齒輪或帶輪的制備方法。

背景技術(shù)：

汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是降低能耗，減少排放，尤其是傳統(tǒng)的燃油汽車。因此，降低汽車的排量，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能就顯得尤為主要。歐盟規(guī)定車企2020年所銷售的95％的新車，二氧化碳排放必須達(dá)到每公里不超過95克的平均水平。在此背景下，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)成為行業(yè)的主力發(fā)動(dòng)機(jī)，一方面是車廠為了應(yīng)對(duì)世界各國的節(jié)能減排政策，增加自身產(chǎn)品的實(shí)力；另一方面是技術(shù)條件允許三缸布局的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)。以通過結(jié)合其它技術(shù)，使三缸機(jī)達(dá)到或超過四缸機(jī)的功率，從而實(shí)現(xiàn)降低能耗減少排放的目的。

目前，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)由于運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)本身噪音大，振動(dòng)大，導(dǎo)致汽車乘員的舒適性較差。為了減少抖動(dòng)、振動(dòng)，往往需設(shè)計(jì)平衡軸抵消缸體的不平衡，以充分發(fā)揮三缸機(jī)的節(jié)能、低成本的優(yōu)勢(shì)。平衡軸系統(tǒng)利用齒(帶)輪傳動(dòng)方式進(jìn)行工作，通過曲軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)固連的平衡軸驅(qū)動(dòng)齒(帶)輪、平衡軸從動(dòng)齒(帶)輪以及平衡軸運(yùn)行。單平衡軸可以平衡占整個(gè)振動(dòng)比例相當(dāng)大的一階振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)得到明顯改善。

現(xiàn)有技術(shù)中，平衡軸的齒(帶)輪一般采用鋼材加工，鋼材加工的齒(帶)輪噪音大、工序長、成本高。因此，對(duì)于目前的齒(帶)輪制造方式，有待于做進(jìn)一步的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種工序短、成本低的粉末冶金齒輪或帶輪的制備方法，該方法制備的齒輪或帶輪減振基元與金屬部分結(jié)合強(qiáng)度高，有效提高了齒輪或帶輪的機(jī)械性能，降低了齒輪或帶輪的振動(dòng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種粉末冶金齒輪或帶輪的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)齒輪或帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：所述的齒輪或帶輪包括外齒圈、內(nèi)環(huán)及橡膠圈，

所述外齒圈的外表面上具有若干個(gè)沿周向間隔布置的輪齒，所述外齒圈的中部開有前后貫通并成形為圓形的安裝孔，該安裝孔的內(nèi)壁上凸設(shè)有沿軸向延伸的鍵，所述內(nèi)環(huán)中間開設(shè)有軸向貫通的軸孔，所述內(nèi)環(huán)上還開設(shè)有多個(gè)圍繞該軸孔間隔布置的通孔，所述內(nèi)環(huán)套置于外齒圈的安裝孔中并與外齒圈的內(nèi)壁之間形成有第一間隙，且所述內(nèi)環(huán)的外周面上開有與外齒圈上的鍵相對(duì)應(yīng)的凹槽，所述鍵的端部插置于凹槽中并與凹槽壁之間形成與第一間隙相連通的第二間隙，所述橡膠圈通過向外齒圈與內(nèi)環(huán)之間的第一間隙、第二間隙中注塑獲得；

(2)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行充分混合；

(3)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；

(4)將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于連續(xù)燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050～1250℃，保溫時(shí)間大于20分鐘；或者將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于燒結(jié)硬化爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后的冷卻速度每秒大于1攝氏度，燒結(jié)結(jié)束后進(jìn)行回火處理；

(5)將步驟(4)所得外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行噴砂處理；

(6)將噴砂后的外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行鋅磷化處理，在外齒圈、內(nèi)環(huán)的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(7)在鋅磷化處理后的外齒圈、內(nèi)環(huán)的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(8)將涂膠后的外齒圈、內(nèi)環(huán)套置在一起并進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(9)對(duì)步驟(8)所得齒輪或帶輪進(jìn)行硫化處理；

(10)對(duì)步驟(9)所得齒輪或帶輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(11)對(duì)步驟(10)所得齒輪或帶輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

在上述方案中，所述的鍵個(gè)數(shù)為1～20個(gè)，該鍵沿齒輪或帶輪圓周方向的長度l1為1～40mm，沿齒輪或帶輪直徑方向的寬度l2為0.3～20mm。

所述凹槽的個(gè)數(shù)與鍵的個(gè)數(shù)相等，且所述凹槽沿齒輪或帶輪圓周方向的長度l3為2～50mm，沿齒輪或帶輪直徑方向的寬度l4為1.3～30mm，且該凹槽壁與所述鍵之間形成的第二間隙寬度1mm≤l5≤10mm。

所述的鍵在軸向上成型為圓弧形，對(duì)應(yīng)的，所述的凹槽也成型為圓弧形。所述鍵的曲率半徑1～40mm；所述凹槽曲率半徑1～50mm。

作為優(yōu)選，步驟(3)中模壓成型的溫度在130攝氏度以下，壓強(qiáng)為500～800mpa，成形密度為6.8～7.3g/cm³。

優(yōu)選地，步驟(4)中燒結(jié)的保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚夥铡?/p>

優(yōu)選地，按照重量百分比計(jì)，所述外齒圈的材料組成為0～5％cu，0～1.5％c，0～5.0％ni，0～3.0％mo，0～3.0％cr，雜質(zhì)含量小于2％，以及余量的fe。

優(yōu)選地，按照重量百分比計(jì)，所述內(nèi)環(huán)的材料組成為0～5％cu，0～1.5％c，0～4.0％ni，0～3.0％mo，0～3.0％cr，雜質(zhì)含量小于2％，以及余量的fe。當(dāng)然，內(nèi)環(huán)的材料還可以采用鋼材、鋁合金等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明在齒輪或帶輪的外齒圈的內(nèi)表面上設(shè)置了徑向突出的鍵，并在內(nèi)環(huán)的外表面上開設(shè)了與鍵相對(duì)應(yīng)的凹槽，鍵下部的一部分插置于凹槽中，注塑之后一方面增加了橡膠圈與外齒圈、內(nèi)環(huán)的接觸面積，增強(qiáng)了橡膠的強(qiáng)度，提高了橡膠圈與外齒圈、內(nèi)環(huán)之間連接的可靠性，使得減振基元與金屬部分結(jié)合強(qiáng)度高，有效提高了齒輪或帶輪的機(jī)械性能；另一方面，齒輪或帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)橡膠圈承受的扭力會(huì)部分轉(zhuǎn)化為壓力，該部分壓力由外齒圈上的金屬鍵承擔(dān)，從而減輕了橡膠的應(yīng)力，提升了橡膠圈的安全系數(shù)及使用壽命，降低了齒輪或帶輪的振動(dòng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中齒輪或帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為沿圖1中a–a方向的剖面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中外齒圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為沿圖3中b–b方向的剖面圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中橡膠圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為沿圖5中c–c方向的剖面圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為沿圖7中d–d方向的剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1～8所示，本發(fā)明中制備的齒輪或帶輪包括外齒圈1、內(nèi)環(huán)2及橡膠圈3，外齒圈1的外表面上具有若干個(gè)沿周向間隔布置的輪齒11，外齒圈1的中部開有前后貫通并成形為圓形的安裝孔12，該安裝孔12的內(nèi)壁上凸設(shè)有沿軸向延伸的鍵13。內(nèi)環(huán)2中間開設(shè)有軸向貫通的軸孔21，內(nèi)環(huán)2上還開設(shè)有多個(gè)圍繞該軸孔21間隔布置的通孔22，內(nèi)環(huán)2套置于外齒圈1的安裝孔12中并與外齒圈1的內(nèi)壁之間形成有第一間隙4，且內(nèi)環(huán)2的外周面上開有與外齒圈1上的鍵13相對(duì)應(yīng)的凹槽23。鍵13的端部插置于凹槽23中并與凹槽壁之間形成與第一間隙4相連通的第二間隙5。橡膠圈3通過向外齒圈1與內(nèi)環(huán)2之間的第一間隙4、第二間隙5中注塑獲得。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例中粉末冶金齒輪的制備方法包括以下步驟：

(1)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：外齒圈上鍵的個(gè)數(shù)為5個(gè)，該鍵沿齒輪圓周方向的長度l1為5mm，沿齒輪直徑方向的寬度l2為2mm；內(nèi)環(huán)上凹槽的個(gè)數(shù)與鍵的個(gè)數(shù)相等，且凹槽沿齒輪圓周方向的長度l3為9mm，沿齒輪直徑方向的寬度l4為6mm，第一間隙寬度為1mm，第二間隙寬度為5mm；

按照重量百分比計(jì)，外齒圈的材料組成1％cu，0.5％c，2.0％ni，以及余量的fe。

按照重量百分比計(jì)，內(nèi)環(huán)的材料組成為2％cu，0.8％c，2％ni，1.5％mo，以及余量的fe。

(2)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行充分混合；

(3)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；模壓成型的溫度為120攝氏度，壓強(qiáng)為500mpa，成形密度為6.8g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于連續(xù)燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1250℃，保溫時(shí)間為30分鐘；保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚夥眨?/p>

(5)將步驟(4)所得外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行噴砂處理；

(6)將噴砂后的外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行鋅磷化處理，在外齒圈、內(nèi)環(huán)的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(7)在鋅磷化處理后的外齒圈、內(nèi)環(huán)的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(8)將涂膠后的外齒圈、內(nèi)環(huán)套置在一起并進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(9)對(duì)步驟(8)所得齒輪進(jìn)行硫化處理；

(10)對(duì)步驟(9)所得齒輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(11)對(duì)步驟(10)所得齒輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例中粉末冶金帶輪的制備方法包括以下步驟：

(1)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：外齒圈上鍵的個(gè)數(shù)為4個(gè)并在軸向上成型為圓弧形，且該圓弧鍵的曲率半徑5mm，內(nèi)環(huán)上凹槽的個(gè)數(shù)與鍵的個(gè)數(shù)相等，且凹槽也成型為圓弧形，凹槽的曲率半徑為10mm；

按照重量百分比計(jì)，外齒圈的材料組成為1％cu，1％c，2％ni，1％mo，1.5％cr，以及余量的fe；

按照重量百分比計(jì)，內(nèi)環(huán)的材料組成為2％cu，1％c，1％ni，1％mo，1％cr，以及余量的fe。

(2)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行充分混合；

(3)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；模壓成型的溫度為50攝氏度，壓強(qiáng)為800mpa，成形密度為7.3g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于燒結(jié)硬化爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050℃，保溫時(shí)間為60分鐘，燒結(jié)后的冷卻速度每秒大于1攝氏度，燒結(jié)結(jié)束后進(jìn)行回火處理；

(5)將步驟(4)所得外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行噴砂處理；

(6)將噴砂后的外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行鋅磷化處理，在外齒圈、內(nèi)環(huán)的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(7)在鋅磷化處理后的外齒圈、內(nèi)環(huán)的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(8)將涂膠后的外齒圈、內(nèi)環(huán)套置在一起并進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(9)對(duì)步驟(8)所得帶輪進(jìn)行硫化處理；

(10)對(duì)步驟(9)所得帶輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(11)對(duì)步驟(10)所得帶輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例中粉末冶金齒輪的制備方法包括以下步驟：

(1)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：外齒圈上鍵的個(gè)數(shù)為3個(gè)，該鍵沿齒帶輪圓周方向的長度l1為10mm，沿齒帶輪直徑方向的寬度l2為5mm；內(nèi)環(huán)上凹槽的個(gè)數(shù)與鍵的個(gè)數(shù)相等，且凹槽沿齒帶輪圓周方向的長度l3為20mm，沿齒帶輪直徑方向的寬度l4為10mm，第一間隙寬度為2mm，第二間隙寬度為7mm。

按照重量百分比計(jì)，外齒圈的材料組成為1.5％cu，0.5％c，2.0％cr，以及余量的fe。

按照重量百分比計(jì)，內(nèi)環(huán)的材料組成為3％cu，1％c，2.0％ni，以及余量的fe。

(2)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行充分混合；

(3)將外齒圈、內(nèi)環(huán)的原料粉末分別進(jìn)行模壓成型得到外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯；模壓成型的溫度為70攝氏度，壓強(qiáng)為700mpa，成形密度為7.0g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內(nèi)環(huán)生坯分別置于連續(xù)燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1150℃，保溫時(shí)間為70分鐘；保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚夥眨?/p>

(5)將步驟(4)所得外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行噴砂處理；

(6)將噴砂后的外齒圈、內(nèi)環(huán)進(jìn)行鋅磷化處理，在外齒圈、內(nèi)環(huán)的表面形成一層致密的磷酸鹽膜；

(7)在鋅磷化處理后的外齒圈、內(nèi)環(huán)的包膠面上依次涂覆底膠、面膠，并進(jìn)行干燥處理；

(8)將涂膠后的外齒圈、內(nèi)環(huán)套置在一起并進(jìn)行橡膠注塑，使外齒圈與內(nèi)環(huán)之間形成橡膠圈；

(9)對(duì)步驟(8)所得齒帶輪進(jìn)行硫化處理；

(10)對(duì)步驟(9)所得齒帶輪進(jìn)行感應(yīng)熱處理并回火；

(11)對(duì)步驟(10)所得齒帶輪進(jìn)行精加工，以獲得最終的尺寸精度。