专利名称：挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰及其制造方法
技术领域：
本发明涉及新材料领域。
背景技术：
粉末冶金是一种节材、省能、质优、价廉、无污染，适合于大批量生产的少无切削、高效金属成形工艺，在汽车、摩托车、家用电器、电动工具、纺织机械、复印机等办公机械中得到了广泛应用。随着粉末冶金技术的不断发展，粉末冶金的应用领域也在不断扩大。由于工程机械工作环境比较恶劣，粉末冶金在此领域尚未批量应用。球铰作为挖掘机转向控 制系统中的关键部件，目前球铰的制造一般是采用机械加工(由棒料通过车、镗孔、拉孔加工而成)的方法，因为球铰需要有高耐磨性，加工采用的材料往往强度较大，且球铰结构复杂，加工起来难度大，材料利用率低，加工成本高；而目前市场上用粉末冶金工艺得到的产品强度及耐磨性往往达不到球铰的要求。为适应市场要求，满足客户需求，扩大粉末冶金的应用领域，促进企业可持续发展，将挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的研制作为一个项目进行攻关。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种具有高硬度、高耐磨性的且加工工艺简单的挖掘机用球铰的制造方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为一种挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，包括以下步骤第一步、配料均匀混合将包含有合金粉末、润滑剂、石墨粉和微量稀土的配料均匀混合，其中合金粉末的重量百分配比包括1. 5-5. 0%的Cu，0. 2-0. 8%的C，0. 5-3. 0%的Ni, I. 0-2. 0%的 Mo，0. 1-0. 5%的 CeO2，余量为 Fe ；第二步、温压成形采用温压一次成形工艺，将上述混合均匀的配料送入压机料斗中并通过温压加热装置加热到一定温度，再进入模具的型腔内进行压制；第三步、高温烧结将上述压制成形的压坯装入烧结炉内进行烧结；第四步、精整将上述烧结后的压坯放入精整模具中加压校正；第五步、热处理将上述精整后的压坯先在一定温度下进行碳氮共渗，再升温热处理，之后进行油冷，再清洗、回火。作为本发明进一步改进的技术方案，第一步中所述合金粉末还包括重量配比为0. 05-0. 3 % 的 Mn 和 0. 3-0. 6 % 的 P。作为本发明进一步改进的技术方案，第一步中所述合金粉末的重量百分配比为Cu 为 2. 5%, C 为 0. 7%, Ni 为 1%, Mo 为 I. 5%，CeO2 为 0. 2%, Mn 为 0. 2%, P 为 0. 45%,
余量为Fe。作为本发明进一步改进的技术方案，第三步中所述预热温度为750°C，正烧结温度为 1150。。。
作为本发明进一步改进的技术方案，第三步中所述的烧结炉为网带烧结炉，采用氢气和氮气作为保护气氛。作为本发明进一步改进的技术方案，第二步中温压时的加热温度为130°C。
作为本发明进一步改进的技术方案，第五步中进行碳氮共渗的温度为820°C，然后再将温度提高为860°C进行热处理，热处理的时间为90分钟。以及根据上面任何一个方法得到的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰。在配料中添加润滑剂是使粉末易于流动，提高松装密度，减少压制时模具磨损，添加Cu起耐蚀作用，添加C、Mo和CeO2可以提高球铰强度和耐磨性石墨粉以及微量稀土是为了提高烧结和热处理制品的物理机械性能。本发明在合金粉末中添加的Cu起耐蚀作用，添加的C、Ni、Mo、CeO2, Mn、P能提高球铰强度和耐磨性；在压制时采用温压一次压制成形工艺。通过温压加热装置，将粉料加热到130°C，粉末塑性提高，压制力降低，这样可以提高球R各处的密度及均匀性，从而进一步提高强度、耐磨性和精度；产品烧结后，通过碳氮共渗的工艺进行热处理后，基体材质的强度、耐磨性得到进一步提高；采用本发明的粉末冶金成型工艺生产球铰，与机械加工零件由棒料通过车、镗孔、拉孔加工而成相比可节约材料55%，且耐磨性提高了 20%。
具体实施例方式实施例I :本挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法包括以下步骤I)配料均匀混合将合金粉末和润滑剂、石墨粉、微量稀土等混合均匀，混合采用双锥型数控混料机，制造商浙江南方设备制造厂，型号zxs ;其中合金粉末的重量百分配比为Cu 2. 5%, C 0. 7%, Ni 1%, Mo I. 5%, CeO2 0. 2%, MnO. 2%, P 0. 45%，余量为 Fe。2)温压成形在压制时采用温压一次压制成形工艺。把混合好的铁粉送入压机料斗中并通过温压加热装置，制造商台湾昌辉，型号QX-120，将粉料加热到130°C，再通过加粉盒进入模具的型腔内进行自动压制，压制的速度每分钟8件，然后再通过收料盘将产品装入专用摆放盒内。3)高温烧结采用美国GASARRE程控烧结炉，压制成形的压坯从进料口进入用不锈钢网带输送，由出料口出料需要时间为4小时，电加热预热温度为750°C，正烧结温度为1150°C，炉膛内用氢气和氮气作保护气氛，其目的为氢气还原铁基产品中的氧，氮气作保护气氛用，使产品不被氧化。4)精整将烧结后的压坯放入精整模具中加压以使尺寸得到校正。精整机床为美国GASARRE 200T精整机，配有高精度的浮动式精整模架，确保整形产品上下尺寸、密度、硬度的一致性。中模、模芯均采用超硬材质，保证批量生产尺寸的一致性以及尺寸、形位公差符合工艺要求。5)热处理采用进口日本程控热处理炉，型号为RCL-600，首先将放在料框内的精整后的压坯在820°C的温度下对精整后的压坯进行碳氮共渗，然后再将温度提高为860°C，时间90分钟进行热处理，之后进行油冷，再清洗、回火，以消除热处理应力，提高产品性能。实施例2 :本实施例与实施例I步骤完全一致，差别在于合金粉末的重量百分配比为Cu I. 5%, C 0. 2%, Ni 0. 5%, Mo I. 0%, CeO2 0. 1%, Mn 0. 05%, PO. 3%，余量为 Fe。实施例3 :本实施例与实施例I步骤完全一致，差别在于合金粉末的重量百分配比为Cu 5%, C 0. 8%, Ni 3. 0%, Mo 2. 0%, CeO2 0. 5%, Mn 0. 3%, PO. 6%，余量为 Fe。
权利要求
1.一种挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，其特征在于包括以下步骤 第一步、配料均匀混合将包含有合金粉末、润滑剂、石墨粉和微量稀土的配料均匀混合，其中合金粉末的重量百分配比包括1. 5-5. 0%的Cu，0. 2-0. 8%的C，0. 5-3. 0%的Ni，I.0-2. 0%的 Mo，0. 1-0. 5%的 CeO2，余量为 Fe ； 第二步、温压成形采用温压一次成形工艺，将上述混合均匀的配料送入压机料斗中并通过温压加热装置加热到一定温度，再进入模具的型腔内进行压制； 第三步、高温烧结将上述压制成形的压坯装入烧结炉内进行烧结； 第四步、精整将上述烧结后的压坯放入精整模具中加压校正； 第五步、热处理将上述精整后的压坯先在一定温度下进行碳氮共渗，再升温热处理，之后进行油冷，再清洗、回火。
2.根据权利要求I所述的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，其特征在于第一步中所述合金粉末还包括重量配比为0. 05-0. 3%的Mn和0. 3-0. 6%的P。
3.根据权利要求2所述的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，其特征在于第一步中所述合金粉末的重量百分配比为Cu为2.5%，C为0.7%，Ni为1%，Mo为1.5%，CeO2 为 0. 2%，Mn 为 0. 2%，P 为 0. 45%，余量为 Fe。
4.根据权利要求4所述的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，其特征在于所述预热温度为750°C，正烧结温度为1150°C。
5.根据权利要求I所述的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，其特征在于 第三步中所述的烧结炉为网带烧结炉，采用氢气和氮气作为保护气氛。
6.根据权利要求I所述的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，其特征在于第二步中温压时的加热温度为130°C。
7.根据权利要求I所述的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰的制造方法，其特征在于第五步中进行碳氮共渗的温度为820°C，然后再将温度提高为860°C进行热处理，热处理的时间为90分钟。
8.根据权利要求I至7中任一项得到的挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰。
全文摘要
本发明公开了一种挖掘机用高耐磨粉末冶金球铰及其制造方法，其步骤包括1、配料均匀混合，2、温压一次成形，3、高温烧结，4、精整，5、热处理；本发明通过对材料的改进及步骤的改进，实现了采用粉末冶金成型工艺生产球铰的目的，采用本发明的粉末冶金成型工艺生产球铰，与机械加工零件相比可节约材料55％，且耐磨性提高了20％。
文档编号B22F5/00GK102672176SQ20121016020
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者潘冶, 王春官, 申承秀 申请人:海安万众粉末冶金有限公司, 海安县鹰球集团有限公司