一種粉末冶金轉(zhuǎn)轂齒輪的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粉末冶金零件的制備技術(shù)領(lǐng)域,具體指一種粉末冶金轉(zhuǎn)轂齒輪的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)轂齒輪被廣泛用于變速箱中,轉(zhuǎn)轂齒輪是具有多個臺階的零件,外形結(jié)構(gòu)十分 復(fù)雜,一般通過機加工的方式制造,機加工制造成本較高,且速度較慢、生產(chǎn)效率低,產(chǎn)品的 一致性差,所以目前轉(zhuǎn)轂齒輪一般采用粉末冶金工藝生產(chǎn)。
[0003] 現(xiàn)有的轉(zhuǎn)轂齒輪粉末冶金制造工藝主要有以下幾種:
[0004] 1、零件整體一次成形的方式進行成形,由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有很多臺階,按照零件 結(jié)構(gòu)需要3個上沖,5個下沖,這就需要國際先進水平的具有5個下沖的CNC壓機成形,這樣的 模具結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,大大提高了模具的制作成本,各模具沖頭容易損壞,而且,由于轉(zhuǎn)轂齒 輪整體高度較高,會導(dǎo)致成形密度分布不均,對零件尺寸控制以及力學(xué)性能造成較大影響;
[0005] 2、轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸分別成形,分別燒結(jié)。燒結(jié)完成后將兩部分進行焊 接,但是對于粉末冶金零件,由于存在孔隙,孔隙的數(shù)量、形態(tài)和分布等均會影響材料的物 理性能(如熱傳導(dǎo)率、熱膨脹率、淬硬性等),這些物理性能直接影響材料可焊性,而且在普 通焊接冷卻過程中焊縫收縮會產(chǎn)生較大的張應(yīng)力,由于粉末冶金材料的延伸率較低,在該 張應(yīng)力作用下往往容易產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致焊接強度降低,甚至無法完成焊接過程。
[0006] 因此,現(xiàn)有技術(shù)中采用粉末冶金技術(shù)制備轉(zhuǎn)轂齒輪的方法,均有待于改進。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀,提供一種粉末冶金轉(zhuǎn)轂齒輪 的制備方法,該方法制備的轉(zhuǎn)轂齒輪結(jié)構(gòu)牢固,且在制備過程中無需專門配備高端設(shè)備,制 備方法簡單、制備成本低,可進行大批量生產(chǎn)。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種粉末冶金轉(zhuǎn)轂齒輪的制備方 法,其特征在于包括以下步驟:
[0009] (1)設(shè)計材料組成
[0010] 按質(zhì)量百分比計,轉(zhuǎn)轂齒輪基體所采用的材料包括以下組分:碳0~1.0%,銅0~ 5%,2%以下的其它元素,余量為鐵;
[0011] 按質(zhì)量百分比計,轉(zhuǎn)轂齒輪軸所采用的材料包括以下組分:碳〇~1.0%,銅〇~ 5%,2%以下的其它元素,余量為鐵;
[0012] 上述轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸所采用的材料相同或不同;
[0013] (2)壓制
[0014] 將上述轉(zhuǎn)轂齒輪基體材料、轉(zhuǎn)轂齒輪軸材料分別壓制成密度為6.5~7.5g/cm3的 轉(zhuǎn)轂齒輪基體、轉(zhuǎn)轂齒輪軸;
[0015] 其中,所述轉(zhuǎn)轂齒輪基體的中心成形有一用于容置轉(zhuǎn)轂齒輪軸的通孔,且所述轉(zhuǎn) 轂齒輪基體的至少一個側(cè)面上具有圍繞通孔邊緣布置的導(dǎo)流槽;所述轉(zhuǎn)轂齒輪軸的端部成 形有與轉(zhuǎn)轂齒輪基體上的通孔相插配的插接柱,所述轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸插配完成 狀態(tài)下,所述插接柱上端的轉(zhuǎn)轂齒輪軸抵壓在轉(zhuǎn)轂齒輪基體的側(cè)面上;
[0016] (3)燒結(jié)焊接:將轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸組裝在一起,將釬焊劑圍繞轉(zhuǎn)轂齒輪 基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸結(jié)合處的外周放置在轉(zhuǎn)轂齒輪基體側(cè)面上,并將該整體放置在燒結(jié)爐中 進行燒結(jié)焊接,燒結(jié)焊接溫度在1000~1300 °C,保溫時間為5~50分鐘。
[0017] 在上述方案中,步驟(3)完成后,對所得零件進行尺寸和精度測量,確定是否需要 對零件進行必要的機加工。
[0018] 作為改進,步驟(3)中所述轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸組裝完成狀態(tài)下,所述插接 柱的外表面與通孔的內(nèi)表面之間形成有0.01~1.00mm的縫隙,以便于釬焊劑在燒結(jié)過程中 填充在該縫隙中,加強轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸焊接的牢固性。
[0019] 進一步改進,所述導(dǎo)流槽的底部成形為自外向內(nèi)逐漸向下傾斜的斜面,且所述導(dǎo) 流槽底部的外邊沿與轉(zhuǎn)轂齒輪基體的外側(cè)面相齊平,所述導(dǎo)流槽底部的內(nèi)邊沿延伸至通孔 內(nèi)壁上。采用這樣的結(jié)構(gòu),便于將燒結(jié)前放置在轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸結(jié)合處的釬焊 劑導(dǎo)流至插接柱與通孔之間的縫隙內(nèi),燒結(jié)完成后,一部分釬焊劑通過導(dǎo)流槽流入縫隙內(nèi) 使插接柱與通孔焊接在一起,一部分釬焊劑填充在導(dǎo)流槽內(nèi)使轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸 具有上下面的結(jié)合,剩余的釬焊劑直接堆疊在轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸結(jié)合處的外周, 加強焊接處的牢固性;上述導(dǎo)流槽的設(shè)置,使得釬焊劑從三個方面對連接處進行焊接,結(jié)構(gòu) 極為牢固。
[0020] 在上述各方案中,所述的通孔為圓形、多邊形或內(nèi)花鍵形,相應(yīng)的,所述的插接柱 成形為與通孔相匹配的形狀。根據(jù)通孔形狀的不同,本發(fā)明中的導(dǎo)流槽可以為一個整體也 可以為間隔布置的多個,優(yōu)選為間隔布置的多個,例如,當(dāng)通孔成形為內(nèi)花鍵形時,相鄰兩 花鍵齒之間可布置一個導(dǎo)流槽,這樣不僅確保了焊接的牢固性,也使各處焊接的牢固度均 勻一致。
[0021] 優(yōu)選地,所述的焊接劑為采用鎳基、銅基或銀基合金粉末壓制而成的釬焊劑或釬 焊膏。
[0022]優(yōu)選地,燒結(jié)時所采用的燒結(jié)爐為網(wǎng)帶爐、真空爐、推桿爐、鐘罩爐中的一種。
[0023] 優(yōu)選地,燒結(jié)時采用氮基氣體、純氫氣體、吸熱性氣氛中的任意一種作為助焊氣。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明采用了一種全新的焊接方法將轉(zhuǎn)轂 齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸連接在一起,與現(xiàn)有技術(shù)中一體成形的轉(zhuǎn)轂齒輪相比,本發(fā)明無需 制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具,不用專門配備高端設(shè)備,降低了生產(chǎn)成本;與現(xiàn)有技術(shù)中普通的焊接 方式相比,本發(fā)明采用燒結(jié)焊接的方式,并通過導(dǎo)流槽將釬焊劑引入連接縫隙中,從三個部 位對焊接連接進行了加強,增加了轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸的連接強度和定位精度,從 而使制備的轉(zhuǎn)轂齒輪結(jié)構(gòu)牢固,且本發(fā)明制備方法簡單,便于進行大批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明實施例中轉(zhuǎn)轂齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0026] 圖2為本發(fā)明實施例1、2中轉(zhuǎn)轂齒輪基體的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027] 圖3為圖2另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028] 圖4為本發(fā)明實施例1、2中轉(zhuǎn)轂齒輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029] 圖5為本發(fā)明實施例3、4中轉(zhuǎn)轂齒輪基體的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0030]圖6為圖5另一角度的結(jié)構(gòu)不意圖;
[0031 ]圖7為本發(fā)明實施例3、4中轉(zhuǎn)轂齒輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0033] 如圖1~7所示,本發(fā)明中轉(zhuǎn)轂齒輪基體1的中心成形有一用于容置轉(zhuǎn)轂齒輪軸2的 通孔10,且轉(zhuǎn)轂齒輪基體1的側(cè)面上具有圍繞通孔10邊緣布置的導(dǎo)流槽11,轉(zhuǎn)轂齒輪軸2的 端部成形有與轉(zhuǎn)轂齒輪基體1上的通孔10相插配的插接柱21,轉(zhuǎn)轂齒輪基體1與轉(zhuǎn)轂齒輪軸 2插配完成狀態(tài)下,插接柱21上端的轉(zhuǎn)轂齒輪軸2抵壓在轉(zhuǎn)轂齒輪基體1的側(cè)面上。轉(zhuǎn)轂齒輪 基體1與轉(zhuǎn)轂齒輪軸2組裝完成狀態(tài)下,插接柱21的外表面與通孔10的內(nèi)表面之間形成有 0.01~1.00mm的縫隙。
[0034] 導(dǎo)流槽11的底部成形為自外向內(nèi)逐漸向下傾斜的斜面,且導(dǎo)流槽11底部的外邊沿 與轉(zhuǎn)轂齒輪基體1的外側(cè)面相齊平,導(dǎo)流槽11底部的內(nèi)邊沿延伸至通孔10內(nèi)壁上。通孔10為 圓形、多邊形或內(nèi)花鍵形,當(dāng)然也可以為其它形狀,相應(yīng)的,插接柱21成形為與通孔10相匹 配的形狀。本發(fā)明中的導(dǎo)流槽11為間隔布置的多個,當(dāng)通孔10成形為內(nèi)花鍵形時,相鄰兩花 鍵齒之間可布置一個導(dǎo)流槽11。
[0035] 實施例1:
[0036]本實施例粉末冶金轉(zhuǎn)轂齒輪的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
[0037] (1)設(shè)計材料組成
[0038] 按質(zhì)量百分比計,轉(zhuǎn)轂齒輪基體所采用的材料包括以下組分:銅5%,2%以下不可 避免雜質(zhì)元素,余量為鐵;
[0039] 按質(zhì)量百分比計,轉(zhuǎn)轂齒輪軸所采用的材料包括以下組分:銅5%,2%以下不可避 免雜質(zhì)元素,余量為鐵;
[0040] (2)壓制
[0041] 如圖2~4所示,將上述轉(zhuǎn)轂齒輪基體材料壓制成密度為6.5g/cm3的轉(zhuǎn)轂齒輪基 體,將上述轉(zhuǎn)轂齒輪軸材料壓制成密度為6.5g/cm 3的轉(zhuǎn)轂齒輪軸;轉(zhuǎn)轂齒輪基體1的中心成 形有一用于容置轉(zhuǎn)轂齒輪軸2的圓形通孔10,轉(zhuǎn)轂齒輪軸2的端部成形有與轉(zhuǎn)轂齒輪基體1 上的通孔10相插配的插接柱21;
[0042] (3)燒結(jié):將轉(zhuǎn)轂齒輪基體1與轉(zhuǎn)轂齒輪軸2組裝在一起,將釬焊劑