專利名稱：減震器活塞桿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種減震器活塞桿及其制備方法。
背景技術(shù)：
汽車懸掛系統(tǒng)中通常都安裝有減震器，減震器能使汽車在行駛過程中減少行駛時(shí)的波動(dòng)，通過減震器的減震緩沖作用達(dá)到提高乘車的舒適性和安全性的目的。減震器的結(jié)構(gòu)是將帶有活塞的活塞桿插入筒內(nèi)，筒中充滿油?；钊谕仓羞\(yùn)動(dòng)，活塞桿需要隨著汽車震動(dòng)不停地進(jìn)入或抽出筒中。由于減震器活塞桿需要多次往返運(yùn)動(dòng)，因此需要有較好的產(chǎn)品密度，同時(shí)活塞是浸泡于油中，因此還需要較好的氣密度?，F(xiàn)有公開號(hào)為CN1760573公開了一種整體活塞桿 的生產(chǎn)方法，其通過兩次高頻爐加溫沖壓來獲得減震器活塞桿，以提高活塞桿的抗拉力，然而卻沒有解決氣密度和產(chǎn)品密度的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品密度高、氣密性好的減震器活塞桿。本發(fā)明的另一目的在于提供降低制造成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的減震器活塞桿的制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，提出一種減震器活塞桿，該減震器活塞桿的組分和重量份數(shù)為還原鐵粉55-70份；電解銅粉0· 5-0. 7份；膠體石墨0·06-0. I 份；潤滑劑0·25-0. 35 份；硫化錳0·25-0. 35 份。鐵粉、銅粉和石墨是粉末冶金過程中常用的原料。三者結(jié)合能制備力學(xué)性能較好的粉末冶金工件。這主要是因?yàn)殂~粉比鐵粉柔軟，具有更好的塑性，銅粉和鐵粉在壓制過程中能具有較好的壓制性，并且銅粉在鐵粉中有一定的溶解度，添加銅粉后具有固溶強(qiáng)化作用。而石墨主要是因?yàn)槠浜丸F粉能形成滲碳體這一高硬度相，對(duì)提高最終工件的力學(xué)綜合性能具有很好的作用。銅粉含量的增加能直接提高產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度，卻由于其塑性較差，會(huì)降低產(chǎn)品的洛氏硬度；而石墨含量的增加對(duì)產(chǎn)品機(jī)械性能的影響則與銅粉相反，其能顯著增加產(chǎn)品的洛氏硬度卻降低抗彎強(qiáng)度，本發(fā)明通過合理配置銅粉和石墨的配比，使得產(chǎn)品的洛氏硬度和抗彎強(qiáng)度保持在較平衡狀態(tài)。另外，銅粉的含量還會(huì)影響產(chǎn)品的密度，這是因?yàn)殂~與鐵的擴(kuò)散性質(zhì)不同，銅在鐵中的擴(kuò)散比鐵在銅中的擴(kuò)散快，銅溶解于鐵形成置換固溶體，置換固溶體的體積較大，因此隨著銅含量的增加還會(huì)使得產(chǎn)品的體積增大，產(chǎn)品密度降低。在選擇銅粉含量時(shí)需綜合考慮銅粉、石墨的配比對(duì)產(chǎn)品機(jī)械性能的影響以及銅粉對(duì)產(chǎn)品密度的影響。膠體石墨是通過將粒徑小于4微米的石墨顆粒均勻分散于有機(jī)溶劑中構(gòu)成，石墨顆粒的含量一般為整個(gè)膠體含量的27% -35%。膠體石墨不僅具有傳統(tǒng)石墨的各類性質(zhì)，還具有良好的潤滑性能、優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。本發(fā)明采用膠體石墨取代傳統(tǒng)粉末冶金過程中使用的普通石墨，在壓制成型過程中能減少潤滑劑的使用，在燒結(jié)過程中，能提高燒結(jié)成型的良率。普通的粉末冶金工藝通常采用純鐵粉或霧化鐵粉，鐵粉在粉末冶金過程中需要先進(jìn)行粉末還原步驟，本發(fā)明直接選用還原鐵粉，省去了常規(guī)粉末冶金過程的粉末還原步驟，提高了工作效率。潤滑劑主要起到降低粉末與模具之間以及粉末與粉末之間的摩擦力，使粉末壓制過程中，能更好地傳遞壓力，增強(qiáng)粉末顆粒的填充性能。潤滑劑的重量份數(shù)選用與產(chǎn)品壓制 過程中的壓力密切相關(guān)，而產(chǎn)品壓制通常采用標(biāo)準(zhǔn)的成形壓制機(jī)，因此通過確定產(chǎn)品成形壓制機(jī)的壓制噸位即可獲得潤滑劑的重量份數(shù)。本發(fā)明中，由于膠體石墨可兼顧潤滑劑的作用，因此在選用其他潤滑劑的重量份數(shù)時(shí)，需要減去膠體石墨的重量份數(shù)。本發(fā)明中，潤滑劑優(yōu)選為硬脂酸鋅、石蠟或聚四氟乙烯。本發(fā)明減震器活塞桿的原料選取中還選取有O. 25-0. 35重量分的硫化錳。硫化錳在粉末冶金過程中，通常作為切削劑加入，用于改善產(chǎn)品的切削性能，甚至有實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)硫化錳含量較低時(shí)還會(huì)降低產(chǎn)品密度。然而本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硫化錳的含量上升到一定比例時(shí)，由于硫化錳較脆，可塑性很好，一定比例的硫化錳在壓制時(shí)能較好的分散于鐵粉表面，使得鐵粉能在相對(duì)較低的壓力和溫度下從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，可以最大限度發(fā)揮金屬粉末的可壓性，從而提高產(chǎn)品的密度，同時(shí)硫化錳的含量變化還不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的硬度和尺寸精度產(chǎn)生影響。然而硫化錳的含量過高時(shí)卻會(huì)降低產(chǎn)品的耐腐蝕性，降低產(chǎn)品壽命。本發(fā)明選取的硫化錳的重量比打破了常規(guī)認(rèn)為的添加硫化錳會(huì)降低產(chǎn)品密度的偏見，并能兼顧降低其對(duì)產(chǎn)品壽命的不良影響。優(yōu)選地，還原鐵粉粒徑為100-150目，電解銅粉粒徑為180-250目。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，還原鐵粉粒徑與電解銅粉粒徑不同，使得小顆粒粉末能與大顆粒粉末混合從而使得大顆粒粉末之間的間隙被小顆粒粉末占據(jù)，以提高粉末的松裝密度，使得產(chǎn)品壓制成型時(shí)產(chǎn)品的密度和強(qiáng)度均增加。本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案為，提出一種上述減震器活塞桿的制備方法，其包括步驟SI :配料混合；S2 :壓制壓制噸位為30-50噸；S3 :燒結(jié)預(yù)燒溫度750°C至800°C，預(yù)燒時(shí)間30分鐘至60分鐘；燒結(jié)溫度為1100°C至1150°C，燒結(jié)時(shí)間3至4小時(shí)；燒結(jié)時(shí)充入保護(hù)氣體30至40立方米。壓制成形時(shí)，壓制壓力基本和最終產(chǎn)品密度成正比。壓力剛開始增大時(shí)，使得粉末體內(nèi)的拱橋被破快，粉末顆粒發(fā)生位移彼此填充空隙，重新排列位置增加接觸，產(chǎn)品密度急劇增加。壓力急劇增大至超過粉末顆粒的臨界壓力后，粉末顆粒開始變形，產(chǎn)品密度繼續(xù)增力口。壓力超過粉末臨界壓力后，繼續(xù)提高壓力對(duì)產(chǎn)品密度改良效果減小。為節(jié)約成本，節(jié)省裝備購置費(fèi)用，本發(fā)明選取的壓制噸位為30-50噸。
在燒結(jié)過程中，預(yù)燒的主要目的是去除步驟SI和S2時(shí)的潤滑劑。燒結(jié)溫度上升時(shí)，燒結(jié)頸擴(kuò)大，顆粒間距減小，形成連續(xù)的空隙網(wǎng)格，燒結(jié)體收縮分隔，以提高產(chǎn)品密度并能提高強(qiáng)度。當(dāng)燒結(jié)溫度過高時(shí)，產(chǎn)品晶粒過于增大，使得燒結(jié)空隙被完全歪曲，造成產(chǎn)品變形和開裂，不符合要求。燒結(jié)過程中，充入保護(hù)氣體，防止燒結(jié)過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降低產(chǎn)品性能。優(yōu)選地，步驟SI中，先選取一半重量份的還原鐵粉與電解銅粉、膠體石墨、潤滑劑和硫化錳混合均勻后，再次加入另一半重量份的還原鐵粉，再次混合均勻。優(yōu)選地，還包括整形步驟，整形壓力為80-90噸。通過二次壓制整形以提高產(chǎn)品精度，降低尺寸公差。優(yōu)選地，還包括水蒸氣霧化處理步驟將產(chǎn)品放入溫度為450-550°C的水蒸氣中加熱5小時(shí)，使得產(chǎn)品表面形成O. 005mm至O. 006mm的保護(hù)膜。
水蒸氣霧化處理能在產(chǎn)品表面形成四氧化三鐵保護(hù)膜，能夠提高產(chǎn)品的耐磨性和高壓致密性，使得產(chǎn)品具有一定的防銹效果。本發(fā)明由于在原料中選用了導(dǎo)熱性能較好的膠體石墨，因此水蒸氣霧化處理步驟中所需要的水蒸氣溫度較常規(guī)的水蒸氣霧化處理步驟中所需的水蒸氣溫度低，因此能降低該步驟中的生產(chǎn)成本。本發(fā)明通過合理選取制備減震器活塞桿的配料，并利用粉末冶金方法制備，可以降低成本，提高產(chǎn)品密度，縮小產(chǎn)品尺寸公差，提高產(chǎn)品硬度。進(jìn)一步地，本發(fā)明通過利用整形進(jìn)一步減小產(chǎn)品尺寸公差，通過水霧化蒸汽處理進(jìn)一步提高產(chǎn)品密度，使得本發(fā)明減震器活塞桿的產(chǎn)品密度可達(dá)5. 32-5. 5g/cm3。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例I本實(shí)施例通過如下方式制備減震器活塞桿(一 )配料選取平均粒徑為100目的還原鐵粉30重量份、平均粒徑為250目的電解銅粉O. 5重量份、膠體石墨O. I重量份、硬脂酸鋅O. 35重量份、硫化錳O. 25重量份，放入錐形混粉機(jī)中充分混合；而后再次向錐形混粉機(jī)中加入平均粒徑為100目的還原鐵粉30重量份?；旌蠒r(shí)間40分鐘，達(dá)到充分混合效果即可。( 二)壓制將混合均勻的粉末放入壓制噸位為50噸的自動(dòng)成型機(jī)中壓制。(三)燒結(jié)在網(wǎng)帶爐中執(zhí)行燒結(jié)步驟；預(yù)燒溫度750°C，預(yù)燒時(shí)間45分鐘燒結(jié)溫度1125°C，燒結(jié)時(shí)間3小時(shí)。網(wǎng)帶爐在燒結(jié)過程中，燃燒氣體氫氣的流量為20立方米，保護(hù)氣體氦氣的流量為40立方米。(四)整形采用80噸整形機(jī)整形處理。得到的產(chǎn)品后測(cè)試其密度、尺寸公差、洛氏硬度、徑向壓潰力，得到的測(cè)試結(jié)果見表一O其中，洛氏硬度采用洛氏硬度計(jì)測(cè)試，密度采用排水法(GB/T5163-1985)測(cè)試，尺寸公差與徑向壓潰力采用常規(guī)的萬能測(cè)試儀即可。實(shí)施例2(一 )配料選取平均粒徑為130目的還原鐵粉55重量份、平均粒徑為200目的電解銅粉O. 7重量份、膠體石墨O. 06重量份、石臘O. 3重量份、硫化猛O. 35重量份,放入錐形混粉機(jī)中充分混合。( 二)壓制將混合均勻的粉末放入壓制噸位為30噸的自動(dòng)成型機(jī)中壓制。 (三)燒結(jié)在網(wǎng)帶爐中執(zhí)行燒結(jié)步驟；預(yù)燒溫度800°C，預(yù)燒時(shí)間30分鐘；燒結(jié)溫度1150°C，燒結(jié)時(shí)間3小時(shí)。網(wǎng)帶爐在燒結(jié)過程中，燃燒氣體氫氣的流量為30立方米，保護(hù)氣體氦氣的流量為30立方米。(四)蒸氣霧化處理將燒結(jié)后的產(chǎn)品放入溫度為450°C的水蒸氣中加熱5小時(shí)，使得產(chǎn)品表面形成O. 005mm至O. 006mm的保護(hù)膜。得到的產(chǎn)品后測(cè)試其密度、尺寸公差、洛氏硬度、徑向壓潰力，得到的測(cè)試結(jié)果見
表一O其中，洛氏硬度采用洛氏硬度計(jì)測(cè)試，密度采用排水法(GB/T5163-1985)測(cè)試，尺寸公差與徑向壓潰力采用常規(guī)的萬能測(cè)試儀即可。實(shí)施例3一 )配料選取平均粒徑為100目的還原鐵粉70重量份、平均粒徑為180目的電解銅粉O. 6重量份、膠體石墨O. 08重量份、聚氯乙烯乳化液O. 25重量份、硫化猛O. 3重量份,放入錐形混粉機(jī)中充分混合。(二)壓制將混合均勻的粉末放入壓制噸位為50噸的自動(dòng)成型機(jī)中壓制。(三)燒結(jié)在網(wǎng)帶爐中執(zhí)行燒結(jié)步驟；預(yù)燒溫度800°C，預(yù)燒時(shí)間60分鐘；燒結(jié)溫度1100°C，燒結(jié)時(shí)間4小時(shí)。網(wǎng)帶爐在燒結(jié)過程中，燃燒氣體氫氣的流量為30立方米，保護(hù)氣體氦氣的流量為40立方米。(四)整形采用90噸整形機(jī)整形處理。(五)蒸氣霧化處理將整形后的產(chǎn)品放入溫度為550°C的水蒸氣中加熱5小時(shí)，使得產(chǎn)品表面形成O. 005mm至O. 006mm的保護(hù)膜。得到的產(chǎn)品后測(cè)試其密度、尺寸公差、洛氏硬度、徑向壓潰力，得到的測(cè)試結(jié)果見
表一O
其中，洛氏硬度采用洛氏硬度計(jì)測(cè)試，密度采用排水法(GB/T5163-1985)測(cè)試，尺寸公差與徑向壓潰力采用常規(guī)的萬能測(cè)試儀即可。表一
權(quán)利要求
1.一種減震器活塞桿，其特征在于該減震器活塞桿的組分和重量份數(shù)為 還原鐵粉55-70份； 電解銅粉0. 5-0. 7份； 膠體石墨0. 06-0. I份； 潤滑劑0. 25-0. 35份； 硫化錳0. 25-0. 35份。
2.如權(quán)利要求I所述的減震器活塞桿，其特征在于所述潤滑劑為硬脂酸鋅、石蠟或聚四氟乙烯。
3.如權(quán)利要求I所述的減震器活塞桿，其特征在于所述還原鐵粉粒徑為100-150目，電解銅粉粒徑為180-250目。
4.一種制備權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的減震器活塞桿的制備方法，其特征在于包括步驟 51:配料混合； 52:壓制壓制噸位為30-50噸； 53:燒結(jié)預(yù)燒溫度750°C至800°C，預(yù)燒時(shí)間30分鐘至60分鐘；燒結(jié)溫度為1100°C至1150°C，燒結(jié)時(shí)間3至4小時(shí)；燒結(jié)時(shí)充入保護(hù)氣體30至40立方米。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟SI中，先選取一半重量份的還原鐵粉與電解銅粉、膠體石墨、潤滑劑和硫化錳混合均勻后，再次加入另一半重量份的還原鐵粉，再次混合均勻。
6.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于還包括整形步驟，整形壓力為80-90噸。
7.如權(quán)利要求4或6所述的制備方法，其特征在于還包括水蒸氣霧化處理步驟將產(chǎn)品放入溫度為450-550°C的水蒸氣中加熱5小時(shí)，使得產(chǎn)品表面形成O. 005mm至O. 006mm的保護(hù)膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種減震器活塞桿，屬于汽車配件領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的減震器活塞桿密度不高的問題。本發(fā)明減震器活塞桿的組分和重量份數(shù)為還原鐵粉55-70份；電解銅粉0.5-0.7份；膠體石墨0.06-0.1份；潤滑劑0.25-0.35份；硫化錳0.25-0.35份。本發(fā)明還提供一種減震器活塞桿的制備方法。本發(fā)明通過合理選取制備減震器活塞桿的配料，并利用粉末冶金方法制備，可以降低成本，提高產(chǎn)品密度，縮小產(chǎn)品尺寸公差，提高產(chǎn)品硬度。進(jìn)一步地，本發(fā)明通過利用整形進(jìn)一步減小產(chǎn)品尺寸公差，通過水霧化蒸汽處理進(jìn)一步提高產(chǎn)品密度，使得本發(fā)明減震器活塞桿的產(chǎn)品密度可達(dá)5.32-5.5g/cm3。
文檔編號(hào)F16F9/32GK102921941SQ201210415179
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者石文光 申請(qǐng)人:寧波拓發(fā)汽車零部件有限公司