[发明专利]一种粉末冶金制相位器转子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体是一种粉末冶金制相位器转子的制备方法，应用于发动机可变气门正时系统。

背景技术

可变气门正时能优化气门特性参数，改善发动机进、排气性能，较好的满足发动机在高转速与低转速、大负荷与小负荷时动力性、经济性、废气排放的要求，整体提高发动机综合性能。按结构形式分类，液压连续可变相位器大体可分为叶片式和柱塞式两大类。叶片式连续可变凸轮相位器系统通过内部油压作用于叶片使其偏转，实现了相位角的无级调节，在相同的情况下，相位调节范围和响应速度方面有了大幅度提升，而且在起动、怠速等的锁止装置也充分保障了系统的可靠性，使发动机性能获得相比其它相位器有更大的改善。叶片式凸轮相位器的主要部件由定子和转子组成，定子与传动齿轮固定连接，后者通过轴向中心螺栓与凸轮轴抗扭矩连接，其中，转子作为叶轮构成。

目前在可变气门正时系统行业，叶片式相位器转子通常采用烧结钢或压铸、挤压铝合金制造。烧结钢转子致密度大约在90％，存在连通的孔隙，可能发生油泄漏，精加工时费用很高，较重。随着汽车轻量化的要求，出现了铝合金相位器转子，制造形式为压铸或挤压型材后机加工，加工量大，加工成本高，材料利用率低，由于制造方法的限制，材料成分相对固定，合金元素不能随意变化，不能制造含有高硅含量或含有碳化硅颗粒的产品。压铸件存在一些固有缺陷，比如：在浇铸时，熔液前端的温度太低，相叠时产出痕迹(冷纹)；容易产生气孔、缩孔等缺陷，显微组织不均匀，表面晶粒较细，心部晶粒粗大，严重影响零件的力学性能；大多数压铸铝合金不可热处理，所以强度不高。挤压变形铝合金转子可进行热处理强化，力学性能较高，但生产工艺复杂，对于形状复杂及精度要求高的产品，需要进行大量的机加工，生产成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、生产效率高、成本低的粉末冶金制相位器转子的制备方法，可适合批量生产，制得的粉末冶金制相位器转子具有较好的力学性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种粉末冶金制相位器转子的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1)将铝粉、Al-Mg合金母粉、Al-Si合金母粉、Al-Fe合金母粉、铜粉、镍粉及有机润滑剂按下述质量比例混合成混合粉，使得各元素在总组分中的质量百分含量为：铜4.0～5.0％，镁0.5～1.0％，铁0.5～1.0％；镍2.0～2.5％，硅0.5～1.0％，有机润滑剂：0.8～1.5％，不超过2％的不可避免杂质，余量为铝；

2)使用模具压制成形得到粉末冶金生坯，成形压力200～600MPa，成形密度大于2.50g/cm³；

3)将粉末冶金生坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为580～605℃，烧结时间30～90min，烧结坯密度2.60～2.70g/cm³，烧结气氛可为真空或高纯氮气。

4)接着进行固溶处理，固溶温度520～540℃，固溶保温时间30～60min，淬火；

5)将淬火处理后的烧结坯进行复压精整，复压精整变形量大于5％；

6)对零件进行时效处理，时效温度为175～195℃，时效时间6～14h；

7)对转子进行车削加工，达到最终尺寸要求；

8)对零件进行喷砂去除毛刺。

作为优选，所述步骤1)的铝粉采用高纯度雾化铝粉，该雾化铝粉中氧含量小于0.2(wt)％，压制性能在250MPa下大于2.60g/cm³，松装密度大于1.05g/cm³，流速25～30s/50g，平均粒度为150±10μm之间。

作为优选，所述步骤1)的Al-Mg合金母粉中Mg含量为19～51(wt)％，含氧量小于0.2(wt)％，平均粒度为5～8μm；Al-Si合金母粉中Si含量为36～38(wt)％，含氧量小于0.2(wt)％，平均粒度为10～15μm；Al-Fe合金粉中Fe含量为9～11(wt)％，含氧量小于0.2(wt)％，平均粒度为10～15μm，铜粉为电解铜粉，铜含量≥99.9(wt)％，平均粒度为8～10μm；镍粉为羰基镍粉，镍含量≥99.9(wt)％，平度粒度为3.0～5.5μm。

作为优选，所述步骤1)的有机润滑剂为蜡类或酰胺类润滑剂。

作为优选，所述步骤2)模具采用硬质合金阴模和高速钢模冲，成形压力为250～400MPa。

作为改进，所述步骤4)的淬火介质为水，淬火转移时间≤10s。