[发明专利]一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块及其生产工艺，该齿条齿块由以下质量百分比的原料制备而成：C为0.3‑0.9%、Cu＜3%、Ni＜5%、Mo为0.6‑2%，余量为Fe。本发明通过合理的选材，保证齿条齿块具有足够的强度；利用粉末冶金温模压制的方式，以确保产品齿部强度满足使用需求；利用快冷烧结，在炉内对产品进行快速冷却，达到淬火的效果，使产品获得足够的硬度和强度，减少产品生产周期及工艺成本；该生产工艺能减少产品生产周期及工艺成本。因此，采用本发明所述生产工艺制备的齿条齿块具有较高的性能。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块及其生产工艺。

背景技术

目前汽车转向管柱吸能装置的通用设计是通过转向轴错位缓冲或者支架变形缓冲实现。但是该装置结构较为复杂，同时会影响转向轴强度。

现有改进后的设计是通过在转向管柱上设置溃缩槽，有一齿条与溃缩槽过盈配合，同时利用一齿块与齿条上设置的锯状齿啮合实现对滑板的固定。当发生压溃时，转向管柱沿轴向移动，齿条在齿块的支撑下克服与溃缩槽的摩擦力，使齿条在溃缩槽内发生滑动，从而实现对冲击能量的吸收。

一般地，可以通过机械加工或者铸造工艺生产上述齿条齿块。但是由于该齿条齿块的形状相对复杂，尺寸精度要求高，且齿形需要足够的强度以保证吸能装置功能的实现。但是机械加工的工艺复杂，加工量太大，效率较低；铸造工艺尺寸精度太低，需要额外的机械加工保证尺寸精度。综合，以上两工艺量产的可行性均较差。

发明内容

为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块及其生产工艺，选用合适的粉末冶金材料，通过合理的粉末冶金工艺生产汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块。在保证齿条齿块具有足够的强度及尺寸精度的同时，尽可能精简工艺，减少或避免机械加工，提高原材料的利用率，提升生产效率，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块，由以下质量百分比的原料制备而成：C为0.3-0.9%、Cu＜3%、Ni＜5%、Mo为0.6-2%，余量为Fe。

进一步的，本发明所述的一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块，由以下质量百分比的原料制备而成：C为0.3-0.6%、Cu＜2%、Ni＜4%、Mo为1-2%，余量为Fe。

本发明所述的齿条齿块的生产工艺，包括以下步骤：

（1）混粉

选用符合元素质量百分比要求的扩散合金基粉，然后添加所需含量的石墨，同时加入的还有润滑剂，进行混合，保证石墨均匀分布于基粉中；

（2）模具设计

根据产品尺寸及结构设计模具，在模具上设置加热孔以及测温孔，以便将加热棒及热电偶塞入盲孔中对中模进行加热并控温；

（3）成型

利用所述模具压制产品，压制过程中需要将中模加热到一定的温度；

（4）烧结

利用网带式烧结炉进行烧结，产品烧结结束后，直接在炉内进行快速冷却处理以达到硬化效果；

（5）回火

利用井式炉对烧结快冷后的产品进行回火处理，消除产品的内应力，避免局部应力集中产生裂纹；

进一步的，所述步骤（3）中压制的具体操作如下：在中模上设置加热孔，在压制过程中插入加热棒对中模进行加热，加热温度为70-90℃，压制密度为7.05g/cc min。

进一步的，所述步骤（4）通过快冷烧结的方式对生坯进行烧结，烧结温度为1120℃；烧结时间为30min；烧结后产品在炉内快速冷却的速率为2-5℃/s。

有益效果：本发明提供了一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块及其生产工艺，与现有技术相比，其具有以下优势：