汽車(chē)座椅調(diào)高泵阻逆器撥塊的研制

1、汽車(chē)座椅調(diào)高泵阻逆器撥塊的研制王士平（馬鞍山市華東粉末冶金廠，安徽馬鞍山）摘要 阻逆器撥塊是汽車(chē)座椅調(diào)高泵的關(guān)鍵粉末冶金零件,其形狀復(fù)雜,臺(tái)階多,尺寸精度高,要求抗沖擊,耐磨損。其性能要求:密度7.05g/cm3,硬度HRC38-48，抗拉強(qiáng)度b900MPa,無(wú)缺口夏比沖擊功7J,針對(duì)其性能要求，精心選材，結(jié)合其形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)加工模具，開(kāi)發(fā)出質(zhì)量合格的粉末冶金阻逆器撥塊。關(guān)鍵詞 阻逆器撥塊 尺寸精度 抗拉強(qiáng)度 沖擊功 1 引言目前我國(guó)的汽車(chē)座椅高度調(diào)整機(jī)構(gòu)大體分為手動(dòng)和電動(dòng)兩大類(lèi)，早期的座椅多采用人工手動(dòng)方式來(lái)調(diào)節(jié)座椅的高度，操作十分不便，且安全性不好，座椅調(diào)高泵的研制成功，可以實(shí)現(xiàn)座

2、椅高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，操作比較方便，可以比較容易調(diào)整到駕駛員所需的高度。1調(diào)高泵中的阻逆器撥塊中裝有雙向離合器，若向雙向離合器施加順時(shí)針或逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)力，則雙向離合器保持與阻逆器撥塊接合的狀態(tài)，通過(guò)其轉(zhuǎn)動(dòng)而向制動(dòng)凸輪和鎖定構(gòu)件施加推力而使座椅上升和下降，若不向該雙向離合器施加轉(zhuǎn)動(dòng)力，則雙向離合器返回與阻逆器撥塊呈分離的狀態(tài)，座椅停留固定在調(diào)整到的位置。因此阻逆器撥塊的尺寸精度和力學(xué)性能直接影響到座椅調(diào)整的舒適性和可靠性。我們通過(guò)大量試驗(yàn)，對(duì)阻逆器撥塊的粉末冶金生產(chǎn)工藝作了深入的探索，成功開(kāi)發(fā)出密度7.05g/cm3,硬度HRC38-48，b900MPa,無(wú)缺口夏比沖擊功7J的粉末冶金阻逆器撥塊，經(jīng)

3、廠家臺(tái)架試驗(yàn)認(rèn)定，完全滿足使用要求，現(xiàn)已批量裝車(chē)。2 阻逆器撥塊2.1阻逆器撥塊外形及尺寸如圖1和圖2所示 圖1 阻逆器撥塊外形圖圖2阻逆器撥塊零件圖2.2阻逆器撥塊的物理力學(xué)性能及臺(tái)架試驗(yàn)和實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)要求221阻逆器撥塊的物理力學(xué)性能如表1所示表1 阻逆器撥塊的物理力學(xué)性能項(xiàng)目數(shù)值密度（g/cm3）7.05硬度（HRC）38-48抗拉強(qiáng)度b(MPa)900無(wú)缺口夏比沖擊功（J）7222臺(tái)架試驗(yàn)和實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)要求臺(tái)架試驗(yàn),這是一種檢驗(yàn)阻逆器撥塊是否滿足極限使用要求和安全可靠性的試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)在座椅上裝載75公斤重物，開(kāi)動(dòng)座椅上升到最高位置，停留20分鐘，再下降到最低位置，停留10分鐘后再上升，

4、進(jìn)入下一循環(huán)，如此反復(fù)，要求一萬(wàn)次以上，拆開(kāi)阻逆器撥塊不得有損壞，無(wú)明顯磨損。臺(tái)架試驗(yàn)通過(guò)后，再裝車(chē)實(shí)際道路試驗(yàn)，座椅裝車(chē)后載人在各種工況條件下，實(shí)際行車(chē)試驗(yàn)，要求8萬(wàn)公里后，拆開(kāi)阻逆器撥塊不得有損壞，無(wú)明顯磨損。3 阻逆器撥塊的開(kāi)發(fā)過(guò)程：31工藝路線的制定根據(jù)阻逆器撥塊性能要求制定以下工藝路線：混料壓制燒結(jié)機(jī)加工熱處理光飾清洗浸油檢驗(yàn)包裝入庫(kù)32 材料的選擇321材料成分的確定分析阻逆器撥塊的力學(xué)性能和尺寸精度要求，由圖2可以看出，內(nèi)12邊形尺寸28.69+0.05 0無(wú)法通過(guò)后加工來(lái)保證，因此必須精確控制燒結(jié)和熱處理過(guò)程中尺寸的變化 。在考慮其力學(xué)性能的同時(shí)也必須兼顧尺寸的穩(wěn)定性 。綜合考

5、慮我們選用Fe-Ni-Mo-Cu-C擴(kuò)散合金作為阻逆器撥塊的材質(zhì)。具體成分和物理性能見(jiàn)表2表2材料成分和物理性能化學(xué)成分（質(zhì)量%）物理性能CCuMoNiFe流動(dòng)性松裝比壓縮性0.3-0.51.38-1.620.46-0.543.65-4.35余量25s/50g2.97-3.127.15g/cm3322材料的成分分析：材料中填加銅粉是為了提高強(qiáng)度、硬度、及耐磨性2，銅能溶入到鐵中起固溶強(qiáng)化作用3。材料中混入銅粉大約在1083熔解，然后流入鐵粉顆粒之間和小孔隙中，有助于燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)行，含銅量為2%或不到2%時(shí)，燒結(jié)合金一般不存在或只含有極微量的未熔解的銅，當(dāng)銅含量較高時(shí)就可以看到析出的銅相，因此銅

6、填加量一般在2%左右就可以達(dá)到固溶強(qiáng)化作用，銅的加入對(duì)制品燒結(jié)后的尺寸有很大影響，因?yàn)殂~熔化后再毛系管力的作用下，很快滲入鐵粉顆粒之中，使鐵顆粒體積增大，而原銅粉處則成為空隙，引起整個(gè)燒結(jié)體膨脹。加入石墨可以控制鐵-銅材料燒結(jié)后尺寸的變化因?yàn)樘嫉拇嬖诮档土髓F-銅系的熔點(diǎn)，和降低了銅在-Fe 中的溶解度，從而增加液相量，使膨脹減小，如果石墨與銅的配比適當(dāng)，可精確控制產(chǎn)品尺寸4。對(duì)Fe-1.5Cu-C粉末冶金材料進(jìn)行碳氮共滲熱處理，當(dāng)材料中石墨添加量由0.2增加到1.0時(shí),由于材料顯微組織變化不大,所以性能變化不大.但當(dāng)材料中石墨添加量超過(guò)0.8時(shí),材料的強(qiáng)度和延伸率均有所降低.綜合以上分析，當(dāng)鐵

7、銅碳鋼需要熱處理時(shí)，材料中碳添加量0.3-0.5%時(shí)，材料各方面綜合性能最佳5，具體如表3、表4表3 不同碳含量試樣燒結(jié)態(tài)性能(燒結(jié)條件:N2:H2=90:10,1120,40分鐘)碳含量 ()極限強(qiáng)度(MPa) 屈服強(qiáng)度(0.2)(MPa)延伸率()硬度(HRB)0.2 250 201 .48 370.4 309 250 2.53 530.6 378 301 1.98 650.8 465 371 1.40 781.0 534 434 1.04 84 (熱處理：碳氮共滲：850x1.0碳勢(shì)x120min；油冷：110/10min;180回火) 表4 不同碳含量試樣熱處理態(tài)性能碳含量 （）極限強(qiáng)

8、度(MPa) 屈服強(qiáng)(0.2)(MPa)延伸率()硬度(HRC)0.2573 5690.22 360.4546 -0.17 370.6636 5750.23 380.8628 5740.27 391.0619 6130.19 39鎳是擴(kuò)大-Fe相區(qū)和穩(wěn)定奧氏體的元素，鎳與鐵可互溶可產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用，鎳可使Fe-C相圖上的共析S向左下方移動(dòng)，這樣可得到較細(xì)的珠光體組織，同時(shí)珠光體中鐵素體含量較大，因此燒結(jié)鎳鋼在一定的含鎳范圍內(nèi)，使強(qiáng)度提高而不降低塑性和韌性。鎳可降低鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度和降低鋼中各合金元素的擴(kuò)散速度，從而提高鋼的淬透性，同時(shí)加入鉬效果更好。鎳的加入對(duì)制品燒結(jié)后的尺寸變化有一定影響，當(dāng)

9、鎳含量超過(guò)2-3%時(shí)，鎳和碳對(duì)收縮同時(shí)起作用，隨鎳量增加收縮更大，這樣正好可以抵消銅加入引起的尺寸膨脹，從而精確控制產(chǎn)品尺寸。鎳在-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)小，要在1200C下燒結(jié)才能達(dá)到合金均勻化，因此在1120C下燒結(jié)很難合金化，故我們選用Fe-Ni擴(kuò)散合金粉。鉬也可溶入鐵中起固溶強(qiáng)化作用，但主要是細(xì)化晶粒，提高淬透性和防止回火脆性，含量一般在1%以下. 鉬在鐵中的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)低于碳的擴(kuò)散速度，故不易用鉬粉，因此我們也是選用Fe-Mo擴(kuò)散合金粉。綜上所述,我們選用赫格納斯distloyAE+0.4%C+0.6%微粉蠟+0.2%黏接劑混合粉為原材料。3.3模具的設(shè)計(jì)和調(diào)試：331模具的設(shè)計(jì)：分析產(chǎn)品圖

10、紙，可以看出產(chǎn)品高度方向上下端有四個(gè)臺(tái)階，考慮到模具加工的問(wèn)題，如果把11x2處的臺(tái)階和12邊形處的臺(tái)階做到一起，做成臺(tái)階芯棒，靠芯棒帶臺(tái)成形，理論上是可行的，但是在模具加工中形不通，因?yàn)橐@樣那成形臺(tái)階1的下三沖模具就有一開(kāi)口，一方面模具加工過(guò)程中會(huì)變形而讓帶臺(tái)芯棒無(wú)法配模，另一方面在壓制過(guò)程中也極易變形而和帶臺(tái)芯棒卡死，使模具拉傷而失效，如果直接把11x2處的臺(tái)階當(dāng)成凸臺(tái)做到下二沖上，由于高度落差太大，凸臺(tái)上部密度太高而易損壞下二沖。通過(guò)以上分析，解決11x2處的臺(tái)階處的成形，就是我們模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在實(shí)際模具設(shè)計(jì)中，我們改變一下壓坯的形狀，將11x2處的臺(tái)階在下三沖以內(nèi)的部分做一半到帶臺(tái)

11、芯棒上，一半不做，這樣下二沖就不會(huì)形成開(kāi)口，便于模具的加工，多余的部分，再通過(guò)后續(xù)機(jī)加工完成。11x2處的臺(tái)階在下三沖以外的部分就直接當(dāng)成凸臺(tái)做到下二沖上，再利用補(bǔ)償裝粉，在上沖同樣位置分出一同樣大小的上二沖，壓制時(shí)上二沖先伸出，將下二沖凸臺(tái)處的多余粉末移開(kāi)，這樣就保證了局部密度的均勻一致。具體模具設(shè)計(jì)裝模圖見(jiàn)圖3。332模具調(diào)試：模具調(diào)試時(shí)，調(diào)整上二沖伸出上一沖外2mm,推開(kāi)下二沖凸臺(tái)上多余的粉末，以保證壓坯凸臺(tái)上的密度均勻，調(diào)整裝粉時(shí)，第一步調(diào)整好下二沖上部分壓坯的密度，第二部調(diào)好下一沖上部分壓坯的密度，再慢慢調(diào)整下三沖上部分壓坯的密度，以免將下二沖壓裂開(kāi)，為了保證壓坯不產(chǎn)生裂紋，一般下二

12、沖上部分壓坯的密度要略低于下一沖和下三沖上部分壓坯的密度，帶臺(tái)芯棒上的密度與下二沖上部分壓坯的密度同步調(diào)整。直至壓出符合密度要求的壓坯。圖3裝模圖（脫模位置）3.4燒結(jié)為了使各材料成分充分合金均勻化，燒結(jié)工藝定為溫度1150C，燒結(jié)時(shí)間50分鐘，氮基氣體保護(hù)，加入5%-10%氫氣（由氨分解混合氣提供），保持還原性氣氛。為防止燒結(jié)變形，壓坯應(yīng)臺(tái)階朝上整齊碼放到陶瓷板上，再擺到網(wǎng)帶上燒結(jié)。3.5機(jī)加工在專(zhuān)用夾具上銑槽，攻絲3.6熱處理采用豐東UBE-100熱處理爐，熱處理?xiàng)l件：碳氮共滲:氣氛：甲醛丙烷與氨氣混合氣，碳勢(shì)：1.0，氨流量：1-2L, 850，100min; 油冷:110/10min; 180回火2小時(shí)。4 產(chǎn)品性能檢測(cè)和臺(tái)階試驗(yàn)4.1產(chǎn)品性能經(jīng)上述工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品經(jīng)檢測(cè)結(jié)果如表5表5產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果項(xiàng)目數(shù)值密度（g/cm3）7.07硬度（HRC）42-45抗拉強(qiáng)度b(MPa)916無(wú)缺口夏比沖擊功（J）8.94.2臺(tái)架試驗(yàn)和實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)產(chǎn)品安裝到調(diào)高泵后裝座椅經(jīng)二汽汽車(chē)臺(tái)架試驗(yàn)中心，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)在座椅上裝載75公斤重物，開(kāi)動(dòng)座椅上升到最高位置，停留20分鐘，再下降到最低位置，停留10分鐘后再上升，進(jìn)入下一循環(huán)，共計(jì)做了一萬(wàn)三千多次，拆開(kāi)后阻逆器撥塊完好無(wú)損，順利通過(guò)二汽汽車(chē)臺(tái)架試驗(yàn)中心臺(tái)架試驗(yàn)。將裝有我們阻逆器撥塊的座椅總成，裝車(chē)在二汽實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)場(chǎng)實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)，經(jīng)十個(gè)