一種粉末冶金螺旋錐齒輪及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于粉末冶金生產技術領域，具體涉及一種粉末冶金螺旋錐齒輪及其制備 方法和應用。
【背景技術】
[0002] 螺旋錐齒輪常用于兩相交軸之間的運動和動力傳遞，螺旋錐齒輪的輪齒分布在一 個圓錐體的表面，其齒形從大端到小端逐漸減小。在各種機械傳動中，螺旋錐齒輪的傳動效 率較高，傳遞同等扭矩時需要的傳動件傳動副較省空間，比皮帶、鏈傳動所需的空間尺寸 小，而且螺旋錐齒輪傳動比永久穩定，使用壽命較長。
[0003] 粉末冶金是用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過配 料、混料、成型、燒結等工序制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝過程。粉末冶 金技術具備顯著節能、省材、性能優異、產品精度高且穩定性好等一系列優點，非常適合于 大批量生產。粉末冶金工藝最基本的工序包括粉末制取、粉末成型和粉末燒結，其中粉末制 取工藝非常重要，原材料的選擇對于后續工藝中產品的成型、產品的精度、強度以及硬度等 性能有著至關重要的影響。
[0004] 現有技術中，螺旋錐齒輪也可通過粉末冶金制備而成，現有粉末冶金螺旋錐齒輪 的粉末原料一般為碳粉、銅粉、鎳粉以及鐵粉混合制備而成，通過上述粉末原料制備而成的 螺旋錐齒輪具有諸多粉末冶金的優點，例如內部有微小孔隙，可降低噪音；潤滑性能好;生 產成本低，產量高，加工方便。但是現有粉末冶金制備而成的螺旋錐齒輪由于配方的原因， 混合時很難保證混合均勻，而且原料組分簡單，使得經過壓制成的成型坯的密度不均勻，最 終導致制備得到的粉末冶金螺旋錐齒輪的密度以及強度等力學性能較差。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述問題，本發明提供了一種粉末冶金螺旋錐齒輪，提高了粉末冶金螺 旋錐齒輪的密度以及強度等力學性能。
[0006] 本發明的技術方案為:一種粉末冶金件，以質量百分比計，有以下原料組分組成： 碳1~1.8%、銅1~10%、鎳1~10 %、鉬0.8~1.6%、石蠟1.2~2 %、鉻0.8~1.4%、硼1~ 1.5%、錳0.4~1.2%、鈷1~1.7%、余量為鐵。
[0007] 本發明的粉末冶金件通過合理配比混合，制備得到一種性能優良的粉末冶金件， 本發明的原料組分可以制備多種粉末冶金件，例如不同種類的齒輪。
[0008] -種粉末冶金螺旋錐齒輪，以質量百分比計，由以下原料組分組成:碳1~1.8%、 銅1~10%、鎳1~10%、鉬0.8~1.6%、石蠟1.2~2%、鉻0.8~1.4%、硼1~1.5%、錳0.4~ 1.2%、鈷1~1.7%、余量為鐵。
[0009] 本發明在現有粉末冶金錐齒輪的原料組分中，增加了鉬、石蠟、鉻、硼、錳以及鈷組 分，其中石蠟的添加可以減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，鉻是鋼件中的 重要合金元素，鉻對氧的親和力極強，可在預合金粉末表面均形成氧化層;錳與氧的結合能 力較強，可以改善合金顯微組織的均勻性，同時，添加錳可以減少材料系統中的碳損失，增 加燒結體中貝氏體和馬氏體組織的含量;硼溶入鐵中可形成間隙式固溶體，起固溶強化作 用，可以改善材料的密度、耐磨性等單方面性能;鈷可作為粉末冶金中的粘結劑并能保證硬 質合金具有一定的韌性;鉬可增加合金的耐磨性能。
[0010]本發明通過合理配比混合，使得本發明中各原料組分發揮著各自作用的同時，各 個組分相互協同增效，制備得到本發明粉末冶金螺旋錐齒輪，提高了本發明粉末冶金螺旋 錐齒輪的密度、強度等力學性能。
[0011]本發明的原料組分配比對于粉末冶金螺旋錐齒輪的力學性能有著很大的影響，作 為優選，以質量百分比計，由以下原料組分組成:碳1.2~1.8 %、銅4.0~10 %、鎳2~8 %、鉬 1~1.6%、石蠟1.2~1.5%、鉻0.8~1.4%、硼1~1.4%、錳0.6~1.2%、鈷1~1.5%、余量 為鐵。
[0012] 作為優選，以質量百分比計，由以下原料組分組成:碳1.4~1.8%、銅4.0~8%、鎳 4~8%、鉬1~1.4%、石蠟1.2~1.4%、鉻1~1.4%、硼1~1.3%、錳0.8~1.2%、鈷1.2~ 1.5%、余量為鐵。
[0013] 作為優選，以質量百分比計，由以下原料組分組成：碳1.6~1.8%、銅5~8%、鎳6 ~8%、鉬1~1.2%、石蠟1.2~1.4%、鉻1~1.3%、硼1.1~1.3%、錳1~1.2%、鈷1.2~ 1.3%、余量為鐵。
[0014] 作為優選，以質量百分比計，由以下原料組分組成：碳1.8%、銅8%、鎳7%、鉬 1.2%、石蠟1.3%、鉻1.2%、硼1.1 %、錳1 %、鈷1.2%、余量為鐵。
[0015] 本發明的粉末冶金螺旋錐齒輪可以采用現有常規的粉末冶金螺旋錐齒輪的制備 方法進行制備，本發明還提供了上述粉末冶金螺旋錐齒輪的制備方法，包括：
[0016] (1)按預設的質量百分比，將各原料組分的粉末混合均勻，得到粉末原料；
[0017] (2)將所述粉末原料置于螺旋錐齒輪模具中在壓力147~153T下壓制成型，得到成 型坯；
[0018] (3)將所述成型坯在1000~1300 °C下燒結，得到合金燒結體；
[0019] (4)將合金燒結體整形、去毛刺之后，在氣態的滲碳介質中加熱到800~950°C，保 溫處理0.5~1小時，冷卻至80~120°C，保溫0.1~0.3小時，得到所述粉末冶金螺旋錐齒輪。
[0020] 作為優選，所述步驟(2)中的壓力為150T。
[0021] 作為優選，所述步驟(3)中在1180°C條件下燒結。
[0022]作為優選，所述步驟(4)中在氣態的滲碳介質中加熱到880°C，保溫處理0.8小時， 冷卻至100°C，保溫0.25小時。
[0023] 本發明制備得到的粉末冶金螺旋錐齒輪的應用范圍較廣，本發明還提供了上述的 粉末冶金螺旋錐齒輪在角磨機上的應用。
[0024] 本發明的粉末冶金螺旋錐齒輪的輪齒密度均勻，耐磨性能較好，將其應用于角磨 機的傳動機構中，可以使得角磨機的傳動平穩，增加傳動齒輪的使用壽命，便于角磨機的使 用。
[0025] 與現有技術相比，本發明的有益效果體現在：
[0026] 本發明將原料進行合理配比，使得本發明的粉末冶金螺旋錐齒輪的密度均勻，而 且齒輪體的密度可達7.2g/cm3，輪齒密度可達7.3g/cm 3，本發明的粉末冶金螺旋錐齒輪的精 度可達6級，抗拉強度可達390MPa，屈服強度可達280MPa，本發明大大提高了粉末冶金螺旋 錐齒輪的力學性能。而且本發明應用范圍較廣，應用于角磨機的傳動機構上時，可以使得角 磨機的傳動平穩，增加傳動齒輪的使用壽命，便于角磨機的使用。
【具體實施方式】 [0027] 實施例1
[0028]本實施例中粉末冶金螺旋錐齒輪的制備方法如下：
[0029] (1)以質量百分比計，將碳粉1 %、銅粉10%、鎳粉1 %、鉬粉1.6%、石蠟粉1.2%、鉻 粉1.4%、硼粉1 %、錳粉1.2%、鈷粉1 %、余量為鐵粉的原料組分混合均勻，得到粉末原料；
[0030] (2)將步驟（1)得到的粉末原料置于螺旋錐齒輪模具中在壓力150T(噸）下壓制成 型，得到成型坯；
[0031] (3)將成型坯置于燒結爐中，并在1180°C下燒結，得到合金燒結體；
[0032] (4)最后將合金燒結體經整形壓機整形、刷毛刺機去毛刺，使得齒面及齒端無毛 刺，無磕碰、劃傷、銹跡等缺陷，以及淬火爐中滲碳淬火，在氣態的滲碳介質中加熱到880°C， 保溫處理0.8小時，冷卻至100°C，保溫0.25小時，得到粉末冶金螺旋錐齒輪。
[0033] 對比例1
[0034] 本實施例中粉末冶金螺旋錐齒輪的制備方法如下：以質量百分比計，將碳粉1 %、 銅粉10%、鎳粉1%、余量為鐵粉的原料組分混合均勻，得到粉末原料;其余步驟與實施例1 中制備粉末冶金螺旋錐齒輪的制備工藝相同。
[0035] 實施例2
[0036] 本實施例中粉末冶金螺旋錐齒輪的制備方法如下：
[0037] (1)以質量百分比計，將碳粉1.8%、銅粉1 %、鎳粉10 %、鉬粉0.8%、石蠟粉2%、絡 粉0.8%、硼粉1.5%、錳粉0.4%、鈷粉1.7%、余量為鐵粉的原料組分混合均勻，得到粉末原 料；
[0038] (2)將步驟(1)得到的粉末原料置于螺旋錐齒輪模具中在壓力150T下壓制成型，得 到成型坯；
[0039] (3)將成型坯置于燒結爐中，并在1180°C條件下燒結，得到合金燒結體，其中壓制 密度 2 7g/cm3;
[0040] (4)最后將合金燒結體經整形壓機整形、刷毛刺機去毛刺，使得齒面及齒端無毛 刺，無磕碰、劃傷、銹跡等缺陷，以及淬火爐中滲碳淬火，在氣態的滲碳介質中加熱到880 °C，保溫處理0.8小時，冷卻至100°C，保溫0.25小時，得到粉末冶金螺旋錐齒輪。
[0041 ] 對比例2
[0042]本實施例中粉末冶金螺旋錐齒輪的制備方法如下：以質量百分比計，將碳粉 1.8%、銅粉1%、鎳粉10%、余量為鐵粉的原料組分混合均勻，得到粉末原料;其余步驟與實 施例