專利名稱：粉末冶金齒套的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及到機動車變速器中的齒套及其制造方法，特別涉及到粉末冶金 齒套及其制作方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，機動車變速器是通過在二組或二組以上的驅(qū)動齒輪中，主動齒 輪和從動齒輪的不同選擇和組合，從而達到改變驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速的目的，也即達 到改變機動車行駛速度的目的。通常，若干個主動齒輪組成一組并被安置在同 一根軸上(即主動軸)，若干個從動齒輪組成一組被安置在另一根軸上(即從動 軸)，主動軸和從動軸并列放置，通過撥叉改變主動軸或/和從動軸上齒輪的相對 位置，使不同齒數(shù)的主、從動齒輪嚙合，從而改變其轉(zhuǎn)動速度。在變速器不同 大小、不同形狀的齒輪中，有一類內(nèi)部設置有齒的內(nèi)齒輪(簡稱為齒套)，通過 撥叉使其與相鄰的外齒輪嚙合或分開，實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸或齒輪的轉(zhuǎn)動或不轉(zhuǎn)動。通常， 齒套的形狀類似于圓柱筒，在圓柱筒的內(nèi)壁設置有齒，有的齒套在內(nèi)、外圓柱 壁上均設置有齒，其形狀較為復雜，加工較為困難。
目前，現(xiàn)有齒套加工技術(shù)的工序通常為鍛材下料一機械加工為圓柱筒一 機械加工內(nèi)、外齒一熱處理。顯然，這種加工方法工序眾多、原材料利用率低、 加工所需設備種類較多。
另外，粉末冶金技術(shù)作為一種金屬制品的新興加工技術(shù)已廣泛用于機械零 件的加工生產(chǎn)。粉末冶金的基本工序為混粉一壓制一燒結(jié)，所述混粉即將各 種所需的金屬粉末及添加劑均勻的混合在一起；所述壓制即將混合后的金屬粉 末填充在剛性模具中，并施加足夠的壓力使其形成模具所確定的形狀；所述燒 結(jié)即將壓坯放在具有保護氣體或真空的加熱爐中，加熱到預定溫度，使壓坯產(chǎn) 生物理化學變化，形成金屬制品。通常，根據(jù)需要燒結(jié)后的零件還需要經(jīng)過熱處理或整形等工序，使其具有所需的尺寸精度、物理性能和機械性能。顯然， 粉末冶金技術(shù)具有原材料利用率高、工序簡單和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有齒套加工技術(shù)存在的工序眾多、原材料利用率低和加工所需設 備種類較多等問題，本發(fā)明提出一種粉末冶金齒套制作方法。本發(fā)明粉末冶金 齒套制作方法采用混粉一壓制一燒結(jié)等工序，生產(chǎn)工藝簡單、原材料利用率高， 在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本。
本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法采用下列三種粉末冶金工藝之一生產(chǎn)、制作 粉末冶金齒套
采用下列三種粉末冶金工藝之一生產(chǎn)、制作粉末冶金齒套
(1) 混粉一壓制或溫壓一燒結(jié)一整形，即所謂常規(guī)或溫壓粉末冶金工藝；
(2) 混粉一一次壓制一預燒結(jié)一二次壓制一燒結(jié)一整形，即所謂復壓復燒粉 末冶金工藝；
(3) 混粉一鍛坯壓制一預成形坯燒結(jié)一粉末鍛造，即所謂粉末鍛造工藝； 所述混粉是指采用混料機將鐵粉和其他合金粉包括預合金粉及添加劑的均
勻混合；
所述壓制是指采用油壓機將混合后的金屬粉末在封閉剛性模具中施加預定 的壓力；
所述溫壓是指采用油壓機將混合后的金屬粉末和封閉剛性模具加熱到預定
溫度后施加預定的壓力；
所述燒結(jié)或預燒結(jié)是指將壓坯放在具有保護氣體或真空的加熱爐中加熱到
預定溫度并保溫預定的時間；'
所述整形是指將燒結(jié)后的產(chǎn)品在預定壓力下通過整形模；
所述粉末鍛造是指將經(jīng)過燒結(jié)的預成形坯加熱后在封閉磨具中進行鍛造。
本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法壓制時金屬粉末在剛性模具中所施加的預定
壓力為400 1000MPa。本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法溫壓時金屬粉末和剛性模具的加熱溫度為
100。C—200。C。
本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法燒結(jié)的溫度為1100°C — 1250°C 。 本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法預燒結(jié)的溫度為60(TC—90(TC。 本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法粉末鍛造的加熱溫度為87(TC — 1100°C 。 本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法粉末鍛造的壓力為700 1000MPa。 本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法燒結(jié)或預燒結(jié)的保溫時間為25—60分鐘。


附圖1是機動車變速器齒輪系結(jié)構(gòu)示意附圖2是機動車變速器外圓不帶齒的齒套示意附圖3是機動車變速器外圓帶齒的齒套示意圖。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法作進一步的 說明。
附圖1是機動車變速器齒輪系結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1是機動車變速器齒輪系 的齒套。由圖可知，機動車變速器是通過在二組或二組以上的驅(qū)動齒輪中，主 動齒輪和從動齒輪的不同選擇和組合，從而達到改變驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速的目的。通 常，若干個主動齒輪組成一組棄被安置在同一根軸上(即主動軸)，若干個從動 齒輪組成一組被安置在另一根軸上(即從動軸)，主動軸和從動軸并列放置，通 過撥叉改變主動軸或/和從動軸上齒輪的相對位置，使不同齒數(shù)的主、從動齒輪 嚙合，從而改變其轉(zhuǎn)動速度。在變速器不同大小、不同形狀的齒輪中，有一類 內(nèi)部設置有齒的內(nèi)齒輪(簡稱為齒套)，通過撥叉使其與相鄰的外齒輪嚙合或分 開，實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸或齒輪的轉(zhuǎn)動或不轉(zhuǎn)動。
附圖2是機動車變速器外圓不帶齒的齒套示意圖，附圖3是機動車變速器 外圓帶齒的齒套示意圖。由圖可知，在變速器不同大小、不同形狀的齒輪中， 有一類內(nèi)部設置有齒的內(nèi)齒輪(簡稱為齒套)，通過撥叉使其與相鄰的外齒輪嚙 合或分開，實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸或齒輪的轉(zhuǎn)動或不轉(zhuǎn)動。通常，齒套的形狀類似于圓柱筒，在圓柱筒的內(nèi)壁設置有齒，有的齒套在內(nèi)、外圓柱壁上均設置有齒，其形狀較 為復雜，加工較為困難。 具體實施例1
以某機動車變速器齒套為例，其形狀如附圖1所示。現(xiàn)有技術(shù)齒套生產(chǎn)方
法是采用20CrMo或20QMnTi的熱軋材或鍛材經(jīng)過下料、機加工后形成類似于 空心圓柱體形狀的坯件，再采用插齒加工形成內(nèi)齒，再進行熱處理。在必要時, 還需要進行剃齒、珩齒加工。如果從下料開始到粗車加工、精車加工、插齒、 熱處理等，大約需要10余道工序。
釆用本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法，則步驟如下
混粉將鐵粉和其他合金粉包括預合金粉及添加劑在V型混料機中混合 15 60分鐘，直到各種粉末均勻混合為止；
壓制將混合后的金屬粉耒填充入剛性模具中，在400 700MPa的壓力下 壓制，此時齒部已成型；
或者采用溫壓即將金屬粉末和剛性模具加熱到130-150°C，再在500 1000MPa的壓力下壓制，此時齒部已成型；
燒結(jié)在氨分解保護氣體燒結(jié)爐中在120(TC下進行高溫燒結(jié)；
整形在一定的壓力下使產(chǎn)品通過整形模，使齒套的齒部尺寸和形狀更為 精確；如果后續(xù)機械加工中需要進行剃齒、珩齒等工序，則可以省略整形工序。
經(jīng)前述工序加工后的齒套己基本具備齒套技術(shù)要求的外觀形狀和尺寸，根 據(jù)需要還可進行切削加工和熱處理，以進一步使產(chǎn)品的外觀形狀和尺寸滿足其
技術(shù)要求，其切削加工和熱處理的主要技術(shù)要求包括
切削加工車削齒套端面、車削外表面、車削齒部端面等；
熱處理采用滲碳淬火，在0.8的碳勢狀態(tài)下，于89(TC左右下淬火，使產(chǎn)
品表面形成一定深度的硬化層。
顯然，采用本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法生產(chǎn)工藝簡單、原材料利用率高，
在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本。并且，由于粉
7末冶金制品通常不可能達到完全致密，換句話說就是粉末冶金制品中總是保留 有一定數(shù)量的孔隙。而齒套是浸在機油中工作的，因此，對降低噪聲、保持良 好的潤滑等均有現(xiàn)有技術(shù)不可相比的優(yōu)點。另外，由于采用了整形工序，齒套 的齒部在潤滑良^^及一定壓力作用下，通過形狀規(guī)則的整形模，因此，本發(fā)明 粉末冶金齒套的齒部形狀十分規(guī)則，對嚙合、減少磨損等亦具有現(xiàn)有技術(shù)不可 相比的優(yōu)點。
具體實施例2 '
由于僅采用一次壓制、燒結(jié)的粉末冶金制品的密度較低，通常不超過 7.1g/cm3，其機械性能和物理性能較低，在要求較高的情況下不能滿足使用要求。 因此，需要進一步提高密度。本實施例仍然以某機動車變速器齒套為例(形狀 如附圖l所示)，采用復壓復燒的方法進一步提高齒套的密度。具體步驟為-.
混粉.*將鐵粉和其他合金粉包括預合金粉及添加劑在V型混料機中混合 15 60分鐘，直到各種粉末均勻混合為止；
一次壓制將混合后的金屬粉末填充入剛性模具中，在400 700MPa的壓 力下壓制，此時齒部已成型，壓坯密度大約為6.4—7.0g/cm3;
預燒結(jié)在氨分解保護氣體燒結(jié)爐中在780-850'C燒結(jié)；
二次壓制:將預燒結(jié)后的坯件在剛性模具中在600 卯0MPa的壓力下壓制， 此時預燒結(jié)坯件的密度大約為7.2—7.4g/cm、
燒結(jié)在氨分解保護氣體燒結(jié)爐中在U00-120(TC下燒結(jié)；
整形在一定的壓力下使產(chǎn)品通過整形模；
根據(jù)需要還可進行切削加工和熱處理，其具體要求與實施例1相同。 具體實施例3:
為提高粉末冶金齒套的密度，還可以采用粉末鍛造的方法，具體步驟為 混粉將鐵粉和其他合金粉包括預合金粉及添加劑在V型混料機中混合 15 60分鐘，直到各種粉末均勻混合為止；
鍛坯壓制將混合后的金屬粉末填充入剛性模具中，在400 700MPa的壓
8力下壓制，此時壓坯密度大約為6.6—7.0g/cm3且鍛坯的形狀近似齒套成品； 燒結(jié)預成形坯與常規(guī)粉末冶金燒結(jié)一樣，其燒結(jié)溫度為一般為112(TC —
ii50°c
粉末鍛造將加熱后(S70 109(TC)的鍛坯在封閉磨具進行鍛造， 一般鍛 造壓力在700 1000MPa之間。此時，齒套的齒部已成型，密度為7.4—7.7g/cm3;
此時，可以根據(jù)需要確定是否還要進行燒結(jié)，如果鍛坯加熱溫度較高，且 保溫時間較長可以不再進行燒結(jié)，否則，還需要進行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝與具體 實施例l相同；
根據(jù)需要還可進行切削加工和熱處理，其具體要求與實施例1相同。 由以上實施例可知，采用本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法生產(chǎn)工藝簡單、原 材料利用率高，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本。 并且，可以根據(jù)不同的產(chǎn)品性能要求，選擇或組合不同的生產(chǎn)工序，使得在保 證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能的降低資源消耗、縮短工藝，提高生產(chǎn)效率。
9
權(quán)利要求
1、一種粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于采用下列三種粉末冶金工藝之一生產(chǎn)、制作粉末冶金齒套(1)混粉—壓制或溫壓—燒結(jié)—整形，即所謂常規(guī)或溫壓粉末冶金工藝；(2)混粉—一次壓制—預燒結(jié)—二次壓制—燒結(jié)—整形，即所謂復壓復燒粉末冶金工藝；(3)混粉—鍛坯壓制—預成形坯燒結(jié)—粉末鍛造，即所謂粉末鍛造工藝；所述混粉是指采用混料機將鐵粉和其他合金粉包括預合金粉及添加劑的均勻混合；所述壓制是指采用油壓機將混合后的金屬粉末在封閉剛性模具中施加預定的壓力；所述溫壓是指采用油壓機將混合后的金屬粉末和封閉剛性模具加熱到預定溫度后施加預定的壓力；所述燒結(jié)或預燒結(jié)是指將壓坯放在具有保護氣體或真空的加熱爐中加熱到預定溫度并保溫預定的時間；所述整形是指將燒結(jié)后的產(chǎn)品在預定壓力下通過整形模；所述粉末鍛造是指將經(jīng)過燒結(jié)的預成形坯加熱后在封閉模具中進行鍛造。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于壓制時金 屬粉末在剛性模具中所施加的預定壓力為400 1000MPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于溫壓時金 屬粉末和剛性模具的加熱溫度為IO(TC —20(TC 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于燒結(jié)的溫 度為1100。C一125(TC。
5、 據(jù)權(quán)利要求1所述粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于預燒結(jié)的溫度為600°C—900°C。
6、 據(jù)權(quán)利要求1所述粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于粉末鍛造的加熱溫度為87(TC — 110(TC。
7、 據(jù)權(quán)利要求1所述粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于粉末鍛造的壓力為700 1000MPa。
8、 據(jù)權(quán)利要求1所述粉末冶金齒套的制作方法，其特征在于燒結(jié)或預燒結(jié)的保溫時間為25 — 60分鐘。
全文摘要
為解決現(xiàn)有齒套加工技術(shù)存在的工序眾多、原材料利用率低和加工所需設備種類較多等問題，本發(fā)明提出一種粉末冶金齒套制作方法。本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法采用混粉-壓制-燒結(jié)等工序，生產(chǎn)工藝簡單、原材料利用率高，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本。
文檔編號B22F5/08GK101444845SQ20081007036
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者平 王 申請人:重慶華孚工業(yè)股份有限公司