[发明专利]烧结件表面压实方法

说明书

本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的烧结件表面压实方法，以及一种具有权利要求15所述特征的阴模模具和一种具有权利要求37所述特征用来实施本方法的阳模。 

烧结件(也就是用金属粉末经压制、烧结后制成的工件)长期以来用于替代铸造工件或者全车削工件。受制造工艺的限制，烧结件具有或多或少的孔隙度，对抗弯强度和耐磨性有不利影响，例如以粉末冶金法制成的齿轮不适宜用于高负荷齿轮箱之中。 

为了减小烧结件孔隙度的不利影响，已知可通过再次挤压对烧结件毛坯进行表面压实。专利US 6,168,754B1公开了一种使用阴模模具进行表面压实的方法。按照该方法所述，对烧结毛坯(也就是用粉末金属经压制、烧结后制成的零件)的外表面进行压实，方法是通过一个多级阴模模具对其进行挤压。阴模模具包括多个轴向相隔一定间距的阴模板，具有与烧结毛坯形状基本相符的模口，其内径逐级递减，并且小于烧结毛坯的外径。从最大直至最小模口的挤压过程中，使得烧结件外周边发生塑性、弹性变形，从而将表面压实，使烧结件达到最终尺寸。阴模板之间的间距可允许烧结件通过膨胀来消减每一个阴模板之后的一部分弹性变形。通过这一系列的阴模板和间隔，使得烧结件在每一个阴模板之后经历一次中间卸荷，从而逐步增大变形之后留在烧结件中的残余压应力。 

这些残余压应力可提高拉应力区的抗弯强度，同时还可改善压实表面的耐磨性。但US-B1所述方法以及阴模模具的缺点在于：由于在各个阴模板之间设计有间隔，阴模模具的稳定性和耐磨性较小，使得阴模模具可承受的变形力受到明显限制，且对于某些应用而言，所实现的表面压实度尚不够充分。 

本发明的任务在于，提供一种烧结件表面压实方法，既可提高烧结件表面压实度，同时也使得模具结构简单。 

采用具有独立权利要求1所述特征的一种烧结件表面压实方法，以及采 用具有权利要求15以及37所述特征的一种阴模模具以及阳模，即可解决这一任务。使得阴模段连续相互交接，并且使得相互作用压制面部分之间所测定的内轮廓内径从第一阴模段直至最后一个阴模段单调递减，就可在烧结件沿着压制方向朝向最后一个阴模段运动的过程中，使得每一个阴模段被下一个阴模段所支撑，并且尽可能阻止阴模模具变形。由于这种阴模模具构造十分坚固，可以大大减小内径，从而明显改善烧结件的表面压实度。这种构造具有令人惊奇的效果：即使没有按照现有技术所述在依次排列的阴模段之间进行中间卸荷，也能压实烧结件的表面，且没有高变形力所带来的负面影响，例如咬模现象。 

不必对烧结件的整个外周边进行表面压实，而是可以仅限于对外表面的一部分进行表面压实。实施本方法时仅仅需要将作用于烧结件接触面的压制面大致相对布置，以便能够平衡径向作用力。本发明申请所述的内径这一概念并不仅限于圆柱体的直径，而是在相互作用压制面之间所测定的相对压制面部分之间的宽度。 

如果是最后一个阴模段在模具体内部终止的阴模模具，则必须在改变运动方向之后通过第一模口从阴模模具中取出烧结件，但可以对该方法进行有益的补充，方法是让烧结件通过第一模口对面的第二模口从阴模模具中向外运动。 

烧结件与阴模模具之间的相对运动这时可以采用直线方式，或者采用螺旋运动。如果是接触面相对于轴线旋转对称的烧结件，则既可以采用直线方式，也可以采用螺旋运动方式或者结合使用这两种运动方式，挤压烧结件使其通过阴模模具。如果是通过螺旋面构成其接触面的烧结件，则必须以螺旋运动方式挤压这些烧结件通过阴模模具。如果是旋转对称的烧结件，除了轴向作用于阴模段压制面上的滑动摩擦力之外，还可以通过旋转运动将切向应力分量导入到烧结件的表面之中，从而对压实过程形成有利的影响。 

如果于从烧结件和/或者阴模模具执行运动，也有利于实施本方法。最为简单的情形为：阴模模具静止不动，烧结件从第一阴模段一直运动到最后一个阴模段；但是从结构以及工艺方面来考虑，有益的方式是从阴模模具执行运动，或者不仅驱动烧结件，也驱动阴模模具。但是也可以针对两个组成部分使用相同的驱动方案或者不同的驱动方案，例如可让烧结件或者阴模模具执行均匀缓慢的运动，并且让阴模模具或者烧结件执行间隙性快速运动，从而产生脉动的相对速度，如果不希望相对运动停止，并且要从某一个阴模段以较高的速度朝向下一个阴模段运动，那么这种方式就很有益。

在通过阴模模具的运动过程中，既可以沿轴向挤压、也可以拉拔烧结件；如果烧结件的轴向尺寸较小，由于存在断裂危险，应避免施加较大的拉力，仅限于对轴向尺寸较大的烧结件施加较大拉力。