[發明專利]一種汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊及其生產工藝

在審

• 申請號: 202011465712.2
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112647023A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 代超
• 申請（專利權）人: 蘇州萊特復合材料有限公司
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C38/08;C22C38/12;C22C33/02;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/24;C21D1/18;C21D9/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 尹紅紅

本發明公開了一種汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊及其生產工藝，該齒條齒塊由以下質量百分比的原料制備而成：C為0.3?0.9%、Cu＜3%、Ni＜5%、Mo為0.6?2%，余量為Fe。本發明通過合理的選材，保證齒條齒塊具有足夠的強度；利用粉末冶金溫模壓制的方式，以確保產品齒部強度滿足使用需求；利用快冷燒結，在爐內對產品進行快速冷卻，達到淬火的效果，使產品獲得足夠的硬度和強度，減少產品生產周期及工藝成本；該生產工藝能減少產品生產周期及工藝成本。因此，采用本發明所述生產工藝制備的齒條齒塊具有較高的性能。

技術領域

本發明屬于機械加工技術領域，具體涉及一種汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊及其生產工藝。

背景技術

目前汽車轉向管柱吸能裝置的通用設計是通過轉向軸錯位緩沖或者支架變形緩沖實現。但是該裝置結構較為復雜，同時會影響轉向軸強度。

現有改進后的設計是通過在轉向管柱上設置潰縮槽，有一齒條與潰縮槽過盈配合，同時利用一齒塊與齒條上設置的鋸狀齒嚙合實現對滑板的固定。當發生壓潰時，轉向管柱沿軸向移動，齒條在齒塊的支撐下克服與潰縮槽的摩擦力，使齒條在潰縮槽內發生滑動，從而實現對沖擊能量的吸收。

一般地，可以通過機械加工或者鑄造工藝生產上述齒條齒塊。但是由于該齒條齒塊的形狀相對復雜，尺寸精度要求高，且齒形需要足夠的強度以保證吸能裝置功能的實現。但是機械加工的工藝復雜，加工量太大，效率較低；鑄造工藝尺寸精度太低，需要額外的機械加工保證尺寸精度。綜合，以上兩工藝量產的可行性均較差。

發明內容

為了解決以上現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊及其生產工藝，選用合適的粉末冶金材料，通過合理的粉末冶金工藝生產汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊。在保證齒條齒塊具有足夠的強度及尺寸精度的同時，盡可能精簡工藝，減少或避免機械加工，提高原材料的利用率，提升生產效率，降低生產成本。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊，由以下質量百分比的原料制備而成：C為0.3-0.9%、Cu＜3%、Ni＜5%、Mo為0.6-2%，余量為Fe。

進一步的，本發明所述的一種汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊，由以下質量百分比的原料制備而成：C為0.3-0.6%、Cu＜2%、Ni＜4%、Mo為1-2%，余量為Fe。

本發明所述的齒條齒塊的生產工藝，包括以下步驟：

（1）混粉

選用符合元素質量百分比要求的擴散合金基粉，然后添加所需含量的石墨，同時加入的還有潤滑劑，進行混合，保證石墨均勻分布于基粉中；

（2）模具設計

根據產品尺寸及結構設計模具，在模具上設置加熱孔以及測溫孔，以便將加熱棒及熱電偶塞入盲孔中對中模進行加熱并控溫；

（3）成型

利用所述模具壓制產品，壓制過程中需要將中模加熱到一定的溫度；

（4）燒結

利用網帶式燒結爐進行燒結，產品燒結結束后，直接在爐內進行快速冷卻處理以達到硬化效果；

（5）回火

利用井式爐對燒結快冷后的產品進行回火處理，消除產品的內應力，避免局部應力集中產生裂紋；

進一步的，所述步驟（3）中壓制的具體操作如下：在中模上設置加熱孔，在壓制過程中插入加熱棒對中模進行加熱，加熱溫度為70-90℃，壓制密度為7.05g/cc min。

進一步的，所述步驟（4）通過快冷燒結的方式對生坯進行燒結，燒結溫度為1120℃；燒結時間為30min；燒結后產品在爐內快速冷卻的速率為2-5℃/s。

有益效果：本發明提供了一種汽車轉向管柱吸能裝置用齒條齒塊及其生產工藝，與現有技術相比，其具有以下優勢：