一种粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法，包括脱蜡步骤和烧结步骤，在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯(3)表层形成一高密度层(2)，0.1mm≤高密度层的厚度≤0.5mm。本发明由于在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成一高密度层，该高密度层阻碍了氧气和水分在烧结和热锻工序之间在给定的有限时间内穿入，粉末冶金成品上的氧化和脱碳被有效地降低了，从而提高了粉锻冶金成品的质量。
【专利说明】一种粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粉末冶金生坯高温锻造方法以及一种粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法。
【背景技术】
[0002]在过去的二十几年里，粉锻连杆有了非常显著的发展。然而，为了在这个充满挑战性的市场中生存和取胜就必须不断的改进提高。氧化和脱碳被认为是提高质量和减少次品的障碍。大家都知道，氧化和脱碳主要是发生在烧结和锻打这两个工序之间。当粉锻连杆的预压件从高温烧结炉中被取出来时，这个炽热的工件(大约1，IOO0C )暴露在空气中的氧气中，更糟糕的是，暴露在喷涂润滑/冷却剂造成的水蒸汽中。在锻打之前，这个炽热的工件内部有相互连接的空隙，即有一个孔洞连接成的三维网络，遍及整个工件，其孔隙率大约为15%，对应于粉压后和烧结前粉末颗粒间的边界和间隙。空气里的氧气和水分利用炽热的预压件表面相互连接的气孔和粒子间的空隙作为通道，进入预压件内部，破坏掉粉末颗粒间在烧件过程中形成的结合，进而导致严重的氧化和脱碳。一旦孔隙通道表面和气孔的内壁被氧化，锻造不能保证修复连接杆的最关键部位(比如，连杆H型杆部内角处)粉末颗粒间的结合。
[0003]图1是一张扫描电子显微镜照片，展示了粉锻连杆的一个典型的疲劳裂纹起始点，位于一个连杆H型杆部尖角处表层下边大约0.9mm处。图1中显示的疲劳裂纹起始点最有趣的特征是其气孔形貌，即，它形状不规则且边角锐利。
[0004]众所周知，由于在应力集中的效果，内部相连的气孔形状不规则，比孤立的和单一球面孔洞更有害。
[0005]图2展示了图1中不规则形状气孔下面的氧化了的气孔网络。A点为气孔内壁被氧化物覆盖。B点为气孔被氧化物完全填充。C点象征内部相连的气孔。氧化大大地影响了孔洞的结构。虽然锻造后的抛丸处理能够去除连杆表面的氧化物，但是困在表层下面的通道和气孔里的氧化物却毫发无损。
【发明内容】
[0006]本发明设计了一种粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法，其解决的技术问题是:粉末冶金生坯在脱蜡之后和烧结之前，空气里的氧气和水分利用炽热的粉末冶金生坯表面相互连接的气孔和粒子间的空隙作为通道，进入粉末冶金生坯内部，破坏掉粉末颗粒间在烧件过程中形成的结合，进而导致严重的氧化和脱碳。
[0007]为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案:
[0008]一种粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法，包括脱蜡步骤和烧结步骤，在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯(3)表层形成一高密度层(2)，0.1mmS高密度层的厚度< 0.5_。
[0009]进一步，通过喷丸机喷丸密封处理在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成所述高密度层(2)。
[0010]进一步，喷丸机喷丸强度为Almen A的0.10-0.30mm。
[0011]进一步，粉末冶金生坯可以是粉锻连杆预压件、齿轮预压件或汽车手动变速箱里的同步器齿环预压件之一。
[0012]一种粉末冶金生坯高温锻造方法，粉末冶金生坯依次经历脱蜡步骤、烧结步骤以及锻打步骤处理，在脱蜡步骤与烧结步骤之间增加一喷丸密封处理步骤，喷丸密封处理步骤用于在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯(3)表层形成一高密度层(2)。
[0013]进一步，0.1mmS高密度层的厚度< 0.5mm。
[0014]进一步，通过喷丸机喷丸密封处理在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成所述高密度层(2)。
[0015]进一步，喷丸机喷丸强度为Almen A的0.10-0.30mm。
[0016]进一步，粉末冶金生坯可以是粉锻连杆预压件、齿轮预压件或汽车手动变速箱里的同步器齿环预压件之一。
[0017]该粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法具有以下有益效果:
[0018](I)本发明由于在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成一高密度层，该高密度层阻碍了氧气和水分在烧结和热锻工序之间在给定的有限时间内穿入，粉末冶金成品上的氧化和脱碳被有效地降低了，从而提高了粉锻冶金成品的质量。
[0019](2)本发明由于在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成一高密度层，使氧化深度降低超过50%，脱碳厚度减少超过70%。
[0020](3)本发明通过喷丸密封技术处理的脱蜡后的产品，根除了表层和近表层的气孔，减弱了粉锻连杆质量对于生产工艺参数变化的敏感度，并能修复预压件(锻造前的工件)中的裂纹。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是电子显微镜下粉锻连杆一个典型的疲劳裂纹起始点示意图；
[0022]图2是光学显微镜下显示的受氧化物影响的气孔形貌示意图；
[0023]图3是本发明中粉末冶金生坯在脱蜡之后和烧结之前的结构示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]2—高密度层；3—粉末冶金生坯。
【具体实施方式】
[0026]下面结合图3，对本发明做进一步说明:
[0027]在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯3表层形成一高密度层2，0.1mmS高密度层的厚度< 0.5_。具体来说是通过喷丸机喷丸密封处理在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成高密度层2。
[0028]喷丸机喷丸密封处理技术可以密封粉末冶金工件的表面，即关闭表面和近表面作为氧化物渗透和脱碳通道的气孔。该技术使氧化深度降低超过50%，脱碳厚度减少超过70%。另外，经过喷丸机喷丸密封处理技术处理的热锻后的产品根除了表层和近表层的气孔，减弱了粉锻连杆质量对于生产工艺参数变化的敏感度，并能修复预压件(锻造前的工件)中的裂纹。应用此发明技术提高连杆性能及减少废品的优势远超出在使用该技术中带来的成本增加、生产线的复杂化及控制尺寸的变化的不足。
[0029]在通过实验确认此发明技术的有益效应后，可以使用喷丸或者转轮式抛丸机确定此发明技术操作时的最优化喷丸强度。假如此发明技术强度太低，优势可能不是很显著。相反的，如果强度太高，预压件的表面可能被损坏或者甚至断裂，因此，预压件在脱蜡后的强度相对于喷丸的强度需要进一步量化。
[0030]为了保证粉锻连杆在大批量生产中此发明技术的工艺有效且一致地运行，脱蜡后
预压件的强度要求为225-269MPa。这个强度范围可以保证在此发明工艺中足够抵抗连杆断裂。[0031]如果用一台抛丸机(而不是喷丸机)实现此发明工艺，发现理想的喷丸强度相当于Almen A0.210-0.230mm (而不是Almen A0.10-0.30mm)。这个喷丸强度范围的最低极限值可以避免预压件表层不能充分覆盖，最高极限值保证预压件表层不会脱皮起层。
[0032]将本发明密封处理方法可以直接运用到粉末冶金生坯高温锻造方法中，包括以下步骤:
[0033]1、脱蜡；
[0034]1.1、将预压件中的蜡(占预压件重量的0.6—0.8% )在高温下通过氧化和热分解排除；
[0035]1.2、将预压件的机械强度提高20余倍；
[0036]1.3、将预压件中的铁粉颗粒表面的氧化物通过与气氛中的氢气化学反应，还原成纯铁。
[0037]2、喷丸密封；
[0038]通过喷丸机喷丸密封处理在脱蜡之后和烧结之前的预压件表层形成所述高密度层2。该高密度层2阻碍了氧气和水分在烧结和热锻工序之间在给定的有限时间内穿入，粉末冶金成品上的氧化和脱碳被有效地降低了，从而提高了粉锻冶金成品的质量。
[0039]3、烧结；
[0040]3.1、在保护气氛中，烧结将预压件中的铁粉颗粒通过铁原子的自扩散，而结合起来，使得机械强度显著增加；
[0041]3.2、对于热锻工艺，烧结自然将预压件加热到了理想的锻造温度，再由机器手将高温的预压件从烧结炉中取出，直接送至下一工序:锻打。
[0042]4、锻打；
[0043]4.1、锻打将预压件中的孔隙(锻打前大约占体积的15% )挤出，实现完全致密(即，锻打后没有空隙)，大大提高了工件的机械强度(特别是抗疲劳强度)；
[0044]4.2、通过精密模具在热锻机的驱动下，使得预压件在锻打后达到精密的尺寸；
[0045]4.3、工件的关键部位，通过锻打时的材料流动，实现理想的重量分布和微观结构。
[0046]值得一提的是，此发明不仅仅适用于粉锻连杆，还适用于任何一个粉末冶金零部件的高温锻造。而且，此发明的实现不仅仅局限于本发明提到的喷丸机或者转轮式抛丸机的方式，不仅仅局限于本发明提到的任何参数和铸铁介质，其它方式(比如，高压气喷丸)及其它介质(比如，铁粉、刚玉球、玻璃珠、切线等)也将达到同样甚至更佳的效果。
【权利要求】
1.一种粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法，包括脱蜡步骤和烧结步骤，其特征在于:在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯(3)表层形成一高密度层(2)，0.1mm^高密度层的厚度< 0.5mm。
2.根据权利要求1所述粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法，其特征在于:通过喷丸机喷丸密封处理在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成所述高密度层⑵。
3.根据权利要求1或2所述粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法，其特征在于:喷丸机喷丸强度为Almen A的0.10-0.30mm。
4.根据权利要求1所述粉末冶金生坯的脱蜡后表面喷丸密封处理方法，其特征在于:粉末冶金生坯可以是粉锻连杆预压件、齿轮预压件或汽车手动变速箱里的同步器齿环预压件之一。
5.一种粉末冶金生坯高温锻造方法，粉末冶金生坯依次经历脱蜡步骤、烧结步骤以及锻打步骤处理，其特征在于:在脱蜡步骤与烧结步骤之间增加一喷丸密封处理步骤，喷丸密封处理步骤用于在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯(3)表层形成一高密度层(2)。
6.根据权利要求5所述粉末冶金生坯高温锻造方法，其特征在于:0.1mmS高密度层的厚度< 0.5_。
7.根据权利要求6所述粉末冶金生坯高温锻造方法，其特征在于:通过喷丸机喷丸密封处理在脱蜡之后和烧结之前的粉末冶金生坯表层形成所述高密度层(2)。
8.根据权利要求6或7所述粉末冶金生坯高温锻造方法，其特征在于:喷丸机喷丸强度为 Almen A 的 0.10-0.30mm。
9.根据权利要求6至8中任何一`项所述粉末冶金生坯高温锻造方法，其特征在于:粉末冶金生坯可以是粉锻连杆预压件、齿轮预压件或汽车手动变速箱里的同步器齿环预压件之一 O
【文档编号】B22F3/16GK103658651SQ201210327197
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月7日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】刘福平 申请人:刘福平