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(gè)臺(tái)階的零件，外形結(jié)構(gòu)十分 復(fù)雜，一般通過(guò)機(jī)加工的方式制造，機(jī)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(jìn)行成形，由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有很多臺(tái)階，按照零件 結(jié)構(gòu)需要3個(gè)上沖，5個(gè)下沖，這就需要國(guó)際先進(jìn)水平的具有5個(gè)下沖的CNC壓機(jī)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(huì)導(dǎo)致成形密度分布不均，對(duì)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(jìn)行焊 接，但是對(duì)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(huì)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(guò)程中焊縫收縮會(huì)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(qiáng)度降低，甚至無(wú)法完成焊接過(guò)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(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)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(guò)程中無(wú)需專門配備高端設(shè)備，制 備方法簡(jiǎn)單、制備成本低，可進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)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(jì)材料組成
[0010] 按質(zhì)量百分比計(jì)，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(jì)，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(gè)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(jìn)行燒結(jié)焊接，燒結(jié)焊接溫度在1000~1300 °C，保溫時(shí)間為5~50分鐘。
[0017] 在上述方案中，步驟(3)完成后，對(duì)所得零件進(jìn)行尺寸和精度測(cè)量，確定是否需要 對(duì)零件進(jìn)行必要的機(jī)加工。
[0018] 作為改進(jìn)，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(guò)程中 填充在該縫隙中，加強(qiáng)轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸焊接的牢固性。
[0019] 進(jìn)一步改進(jìn)，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(guò)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(qiáng)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(gè)方面對(duì)連接處進(jìn)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(gè)整體也 可以為間隔布置的多個(gè)，優(yōu)選為間隔布置的多個(gè)，例如，當(dāng)通孔成形為內(nèi)花鍵形時(shí)，相鄰兩 花鍵齒之間可布置一個(gè)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(shí)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(shí)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(diǎn)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(wú)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(guò)導(dǎo)流槽將釬焊劑引入連接縫隙中，從三個(gè)部 位對(duì)焊接連接進(jìn)行了加強(qiáng)，增加了轉(zhuǎn)轂齒輪基體與轉(zhuǎn)轂齒輪軸的連接強(qiáng)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(jiǎn)單，便于進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例3、4中轉(zhuǎn)轂齒輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)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(gè)，當(dāng)通孔10成形為內(nèi)花鍵形時(shí)，相鄰兩花 鍵齒之間可布置一個(gè)導(dǎo)流槽11。
[0035] 實(shí)施例1:
[0036]本實(shí)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(jì)材料組成
[0038] 按質(zhì)量百分比計(jì)，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(jì)，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