日期 2022.3 摘 要本文分析油泵锚机持链轮零件的尺寸要求，选择RMS191混合铁粉作为原材料，使用DORST数控压机完成压制工序，并优化出较佳的烧结工艺1300℃，2h。控制整形参数使整形零件尺寸精度达到六级，最后对零件进行淬火及回火热处理，提高表面强度和硬度。最终，成品还需进行重量、尺寸、密度、平行度、垂直度等项目检测才能发货。
目录
引言 1
一、零件图纸分析 3
二、原材料选择 3
三、压制工艺分析 4
（一）粉末压机压机选择 4
（二）粉末压机模具选择 5
（三）压制工艺选择 6
（四）压制生胚检测 7
四、烧结工艺分析 8
五、整形工艺分析 10
六、热处理工艺分析 11
七、成品检测 12
总结 15
参考文献 16
致谢 17引言
随着中国制造2025的提出，促使一些公司在技术、生产与成本中不断地产业转型升级。相对于传统精密零件生产制造工艺，粉末冶金技术可以一次性压制成型，大批量稳定生产，大大的减低生产成本，优化生产效率，广泛运用在装备制造、汽车、船舶重工、油矿井等行业。
粉末冶金工艺技术是一种以混合粉末为主，通过特定模具磨具挤压成型生胚，在经过烧结工艺技术，成为零件再进行整形、渗油、机加工、高频淬火、回火等等工艺，粉末冶金可以根据不同的模具大批量生成零件。像是齿轮零件如果用传统的工艺加工，非常的浪费资源而且成本巨高、时间周期长、工艺复杂，车、镗、铣、磨、钻所需的成型繁杂。相比而言，粉末冶金工艺技术可以一次性压制成型，在生胚的过程中可以同时进行机加工，可以大批量稳定生产，大大减低生产成本，优化生产效率。
通常粉末冶金工艺流程如图01所示：
（1）粉末冶金压制工艺：其优点在于节省材料，模具可以更换，而且对于复杂性的孔，间隙更加容易压制：可以大批量生产使用。
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（2）粉末冶金烧结工艺：让生胚材料冶金粘结，其中会加入一定的其它气体，满足其零件要求和性能。
（3）粉末冶金整形工艺：让其烧结过后的产品，使其更加精密，须通过进一步的整形加工，使其参数更加精密。
（4）热处理工艺：利用热处理在金属零件制造加工过程中可以提升精密零部件质量，增强零部件的性能，其中增强切削强度、提升零件断裂韧性、减低零件腐蚀速度。
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图01 粉末冶金的工艺流程
在智能化时代改革中，智慧工厂已是一种趋势，本文分析并优化了油泵锚机持链轮零件的压制、烧结、整形及蒸汽热处理工序。所述的内容中，凸显工厂智能化，工厂所用压机的是德国的DORST、配备ABB工业机器人、红外传感器、自动化传送带，升降台等等，由系统统一监测，具备完善的防错机制、自动调节机制、报警机制，从而减低人员工作负担，同时在生产过程中系统时时刻刻在记录每一产品的数据，可以达到精准追溯。
一、零件图纸分析
如图11所示，零件总高为11±0.05mm，上台阶到齿轮距离为7.5±0.05mm，齿轮厚度为4.1±0.05mm，下台阶到齿轮距离为1.58±0.05mm，平行度0+0.04mm，跳动0+0.05mm，内径14.99±0.02mm，球径55.96±0.02mm，重量69±1g。
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图11 二维零件图纸
二、原材料选择
粉末冶金工艺生胚压制首先要选择原材料粉末颗粒，粉末制造早期记录是用于陶器首饰，早期是用化学还原制取粉末冶金制品，由此拓展了熔融金属雾化法、高压空气法、水雾化、涡流研磨法等多种雾化方式制取。目前我们主要把它分为物理化学法与机械法两类。粉末冶金原材料的基体有铁基、铜基和铝基、等等。其根据客户需求添加辅助粉如铜、铬、猛与石墨等还需添加一些催化剂，如润滑剂如硬质酸、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硫磺、二硫化钼、石墨等，使其具有粘性和良好的润滑性、流动性。润滑有助于压制过程中的脱膜过程不容易脱裂以及粉末在料靴管子中流动下来的流动性，减小它们的摩擦力，保护模具与模架、改善生胚、减少粉尘、保护环境。良好的粉材有助于零件在压制过程中参数的稳定，不会有很大的波动，导致零件报废。
油泵链轮零部件因为用于汽车发动机，所以考虑到其基特性要求，选用粉末冶金粉料为RMS191, 见图21所示，其主要结构为混合铁粉，采用的是熔融铁高压雾化生成雾化铁粉。具有无杂质，结构紧密特性。在此粉铁占97.35%，铜1.85%，石墨0.80%，润滑剂0.85%。其表面密度3.0克每立方，最大值不超过3.15克每立方，最小2.95克每立方，流速31.5s/50g，钢粉其中辅粉的占比有：碳最高不超过0.015%，氧最高不超过0.18%，硫最高不超过0.013%，锰最高不超过0.20%，压缩性为650MPa，铜含量1.88%，润滑剂和粘结性为0.96%，石墨为0.81%。应用辅粉的主要目的是增强零部件的性能，其中少量的铜元素可以使零部件性能提高，因为零件在烧结过程中熔点在1000度左右所以在烧结预热期就开始形成液相能很快填充颗粒到孔隙之间，提高材料烧结密度，如果铜元素过多会降低零件精度。在烧结过程中铁粉的含氧量较多，石墨容易发生氧化反应，所以控制石墨含氧量和烧结环境温度。润滑剂的添加有助于粉末的流动性，在压制过程中料靴的填充量是关键到零件能不能达到参数，良好的润滑剂有助于颗粒之间不会聚集成堆，有效的保护模具在压制过程中的损伤。通常需要控制在0.9~1.1%之间。
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图21 RMS191混合铁粉
三、压制工艺分析
（一）粉末压机压机选择
传统的压制机是采用机械式粉末压制机，其特点是生产不稳定，参数变化大，没有良好的防错装置，生产过程容易产生粉尘，自动化程度不高，吨位不大，每次更换模具消耗时间长，生产的零件种类有限，其优点就是速度快。相比于机械式粉末压机，德国的DORST数控粉末压制机是粉末冶金行业中综合性能排行靠前的粉末压机，防错机制健全，吨位高。油泵链轮使用的设备是一台250吨的DORST数控粉末压制机，见图31所示，该粉末液压机具备高度自动化、防错程序健全而且压制过程中和操作员保持一定的安全距离且环保便捷，可通过系统编制程序来控制零部件的高度，厚度，法兰高，密度，平行度，垂直度，跳动等形位公差与参数。配合着ABB工业机器人手臂每分钟可以生产7.3个零件，在后台监控程序以及生产过程，保持持续的无人生产模式，减少不必要的人员浪费。

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