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

背景技術：

汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢是降低能耗，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)動機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到每公里不超過95克的平均水平。在此背景下，三缸發(fā)動機將會成為行業(yè)的主力發(fā)動機，一方面是車廠為了應對世界各國的節(jié)能減排政策，增加自身產品的實力；另一方面是技術條件允許三缸布局的發(fā)動機出現(xiàn)。以通過結合其它技術，使三缸機達到或超過四缸機的功率，從而實現(xiàn)降低能耗減少排放的目的。

目前，三缸發(fā)動機由于運轉不平衡，發(fā)動機本身噪音大，振動大，導致汽車乘員的舒適性較差。為了減少抖動、振動，往往需設計平衡軸抵消缸體的不平衡，以充分發(fā)揮三缸機的節(jié)能、低成本的優(yōu)勢。平衡軸系統(tǒng)利用齒(帶)輪傳動方式進行工作，通過曲軸旋轉帶動固連的平衡軸驅動齒(帶)輪、平衡軸從動齒(帶)輪以及平衡軸運行。單平衡軸可以平衡占整個振動比例相當大的一階振動，使發(fā)動機的振動得到明顯改善。

現(xiàn)有技術中，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，對于目前的齒(帶)輪制造方式，有待于做進一步的改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的現(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合強度高，有效提高了齒輪或帶輪的機械性能，降低了齒輪或帶輪的振動。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：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)齒輪或帶輪的結構設計：所述的齒輪或帶輪包括外齒圈、內環(huán)及中間層，所述外齒圈的外表面上具有若干個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，所述內環(huán)中間開設有軸向貫通的軸孔，所述內環(huán)上還開設有多個圍繞該軸孔間隔布置的通孔，所述內環(huán)套置于外齒圈的安裝孔中并與外齒圈的內壁之間形成有一間隙，所述中間層設于該間隙中；

按照重量百分比計，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，雜質含量小于2％，以及余量的fe；

按照重量百分比計，所述內環(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，雜質含量小于2％，以及余量的fe；

按照重量百分比計，所述中間層的材料組成為0～10％cu，0～1.0％c，雜質含量小于2％，以及余量的fe；

(2)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末分別進行充分混合；

(3)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末分別進行模壓成型得到外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯；

(4)將外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯分別置于連續(xù)燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1050～1250℃，保溫時間大于20分鐘；

(5)將步驟(4)所得外齒圈、中間層、內環(huán)由外而內的套置組裝在一起；

(6)對步驟(5)所得齒輪或帶輪進行熱處理；

(7)對步驟(6)所得齒輪或帶輪進行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

作為優(yōu)選，所述外齒圈的內壁上開設有沿軸向延伸的第一凹槽，對應的，所述內環(huán)的外周面上開有沿軸向延伸的第二凹槽，且所述第二凹槽在圓周方向上的長度小于第一凹槽在圓周方向上的長度。采用這樣的結構，可增強中間層與外齒圈、內環(huán)之間的連接強度及可靠性，有效提高了齒輪或帶輪的機械性能，降低齒輪或帶輪的振動。

優(yōu)選地，按照重量百分比計，所述中間層的材料組成為3％～8％cu，0.2％～0.7％c，雜質含量小于2％，以及余量的fe。

優(yōu)選地，所述外齒圈、內環(huán)的模壓成型壓強為500～800mpa，成形密度為6.8～7.3g/cm³；所述中間層的模壓成型壓力100～600mpa，成型密度4.0～6.6g/cm³。

優(yōu)選地，步驟(4)中燒結的保護氣氛為氮氫混合氣氛。

優(yōu)選地，步驟(5)中采用冷壓裝或熱壓裝方式對外齒圈、內環(huán)及中間層進行組裝。

進一步優(yōu)選，采用冷壓裝時，先將中間層進行冷卻，然后將冷卻收縮的中間層套入外齒圈中，待中間層恢復室溫后，再將冷卻后的內環(huán)套入中間層中；采用熱壓裝時，先將中間層進行加熱，然后將內環(huán)套入中間層中，待中間層冷卻至室溫后，再將外齒圈加熱，并將中間層套入外齒圈中。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明在外齒圈及內環(huán)之間設置了多孔燒結鐵合金的中間層，并通過該中間層將外齒圈與內環(huán)進行連接，外齒圈所受的力部分通過燒結鐵合金中間層傳遞到內環(huán)，再通過齒輪或帶輪中間安裝的軸進行傳遞，減少了振動，提升了外齒圈與內環(huán)連接的可靠性，提升了零件的安全系數(shù)，使得減振基元與金屬部分結合強度高，有效提高了齒輪或帶輪的機械性能，提升了齒輪或帶輪的安全系數(shù)及使用壽命，降低了齒輪或帶輪的振動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中齒輪或帶輪的結構示意圖；

圖2為沿圖1中a–a方向的剖面圖；

圖3為本發(fā)明實施例中外齒圈的結構示意圖；

圖4為沿圖3中b–b方向的剖面圖；

圖5為本發(fā)明實施例中中間層的結構示意圖；

圖6為沿圖5中c–c方向的剖面圖；

圖7為本發(fā)明實施例中內環(huán)的結構示意圖；

圖8為沿圖7中d–d方向的剖面圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

如圖1～8所示，本發(fā)明的齒輪或帶輪包括外齒圈1、內環(huán)2及中間層3，外齒圈1的外表面上具有若干個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，內環(huán)2中間開設有軸向貫通的軸孔21，內環(huán)2上還開設有多個圍繞該軸孔21間隔布置的通孔22，內環(huán)2套置于外齒圈1的安裝孔12中并與外齒圈1的內壁之間形成有一間隙10，中間層3設于該間隙10中。本實施例中的外齒圈1的內壁上還可以開設有沿軸向延伸的第一凹槽13，該第一凹槽13為三個并沿外齒圈1的周向間隔布置，對應的，內環(huán)2的外周面上開有沿軸向延伸的第二凹槽23，且第二凹槽23在圓周方向上的長度小于第一凹槽13在圓周方向上的長度，第二凹槽23個數(shù)與第一凹槽13個數(shù)相等。

實施例1：

本實施例的粉末冶金齒輪的制備方法，包括以下步驟：

(1)齒輪的結構設計：按照重量百分比計，外齒圈的材料組成為2％cu，0.8％c，1.0％ni，0.5％mo，1.5％cr，以及余量的fe；

按照重量百分比計，內環(huán)的材料組成為2％cu，0.3％c，以及余量的fe；

按照重量百分比計，中間層的材料組成為3％cu，0.2％c，以及余量的fe；

(2)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末在混料機中分別進行充分混合，直至無肉眼可見的團聚及偏析；

(3)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末分別進行模壓成型得到外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯；其中，外齒圈、內環(huán)的模壓成型壓強為500mpa，成形密度為6.8g/cm³；中間層的模壓成型壓力100mpa，成型密度4.0g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯分別置于連續(xù)燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1250℃，保溫時間為70分鐘；保護氣氛為氮氫混合氣氛；

(5)將步驟(4)所得外齒圈、中間層、內環(huán)采用冷壓裝方式由外而內的套置組裝在一起；

(6)對步驟(5)所得齒輪進行熱處理；

(7)對步驟(6)所得齒輪進行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

實施例2：

本實施例的粉末冶金齒輪的制備方法，包括以下步驟：

(1)齒輪的結構設計：按照重量百分比計，外齒圈的材料組成為0.8％c，2.0％ni，1.5％cr，以及余量的fe；

按照重量百分比計，內環(huán)的材料組成為2％cu，0.3％c，1.0％ni，1.5％cr，以及余量的fe；

按照重量百分比計，中間層的材料組成為8％cu，0.7％c，以及余量的fe；

(2)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末在混料機中分別進行充分混合，直至無肉眼可見的團聚及偏析；

(3)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末分別進行模壓成型得到外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯；其中，外齒圈、內環(huán)的模壓成型壓強為800mpa，成形密度為7.3g/cm³；中間層的模壓成型壓力600mpa，成型密度6.6g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯分別置于連續(xù)燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1050℃，保溫時間為80分鐘；保護氣氛為氮氫混合氣氛；

(5)將步驟(4)所得外齒圈、中間層、內環(huán)采用熱壓裝方式由外而內的套置組裝在一起；

(6)對步驟(5)所得齒輪進行熱處理；

(7)對步驟(6)所得齒輪進行精加工，以獲得最終的尺寸精度。

實施例3：

本實施例的粉末冶金帶輪的制備方法，包括以下步驟：

(1)帶輪的結構設計：按照重量百分比計，外齒圈的材料組成為0.8c，2.0％ni，1.5％mo，以及余量的fe；

按照重量百分比計，內環(huán)的材料組成為2％cu，0.3％c，以及余量的fe；

按照重量百分比計，中間層的材料組成為5％cu，0.2％c，以及余量的fe；

(2)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末在混料機中分別進行充分混合，直至無肉眼可見的團聚及偏析；

(3)將外齒圈、內環(huán)、中間層的原料粉末分別進行模壓成型得到外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯；其中，外齒圈、內環(huán)的模壓成型壓強為700mpa，成形密度為7.1g/cm³；中間層的模壓成型壓力300mpa，成型密度5.0g/cm³；

(4)將外齒圈生坯、內環(huán)生坯、中間層生坯分別置于連續(xù)燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1150℃，保溫時間為60分鐘；保護氣氛為氮氫混合氣氛；

(5)將步驟(4)所得外齒圈、中間層、內環(huán)采用熱壓裝方式由外而內的套置組裝在一起；

(6)對步驟(5)所得帶輪進行熱處理；

(7)對步驟(6)所得帶輪進行精加工，以獲得最終的尺寸精度。