專利名稱：粉末冶金齒套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到機(jī)動(dòng)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(jī)動(dòng)車變速器是通過在二組或二組以上的驅(qū)動(dòng)齒輪中，主動(dòng)齒 輪和從動(dòng)齒輪的不同選擇和組合，從而達(dá)到改變驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速的目的，也即達(dá) 到改變機(jī)動(dòng)車行駛速度的目的。通常，若干個(gè)主動(dòng)齒輪組成一組并被安置在同 一根軸上(即主動(dòng)軸)，若干個(gè)從動(dòng)齒輪組成一組被安置在另一根軸上(即從動(dòng) 軸)，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸并列放置，通過撥叉改變主動(dòng)軸或/和從動(dòng)軸上齒輪的相對(duì) 位置，使不同齒數(shù)的主、從動(dòng)齒輪嚙合，從而改變其轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)置有齒的內(nèi)齒輪(簡(jiǎn)稱為齒套)，通過 撥叉使其與相鄰的外齒輪嚙合或分開，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸或齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng)。通常， 齒套的形狀類似于圓柱筒，在圓柱筒的內(nèi)壁設(shè)置有齒，有的齒套在內(nèi)、外圓柱 壁上均設(shè)置有齒，其形狀較為復(fù)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(jī)械加工為圓柱筒一 機(jī)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(shè)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(jī)械零 件的加工生產(chǎn)。粉末冶金的基本工序?yàn)榛旆垡粔褐埔粺Y(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(hù)氣體或真空的加熱爐中，加熱到預(yù)定溫度，使壓坯產(chǎn) 生物理化學(xué)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(jī)械性能。顯然， 粉末冶金技術(shù)具有原材料利用率高、工序簡(jiǎn)單和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

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(shè) 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(jiǎn)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(yù)燒結(jié)一二次壓制一燒結(jié)一整形，即所謂復(fù)壓復(fù)燒粉 末冶金工藝；
(3) 混粉一鍛坯壓制一預(yù)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(jī)將鐵粉和其他合金粉包括預(yù)合金粉及添加劑的均
勻混合；
所述壓制是指采用油壓機(jī)將混合后的金屬粉末在封閉剛性模具中施加預(yù)定 的壓力；
所述溫壓是指采用油壓機(jī)將混合后的金屬粉末和封閉剛性模具加熱到預(yù)定
溫度后施加預(yù)定的壓力；
所述燒結(jié)或預(yù)燒結(jié)是指將壓坯放在具有保護(hù)氣體或真空的加熱爐中加熱到
預(yù)定溫度并保溫預(yù)定的時(shí)間；'
所述整形是指將燒結(jié)后的產(chǎn)品在預(yù)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(yù)成形坯加熱后在封閉磨具中進(jìn)行鍛造。
本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法壓制時(shí)金屬粉末在剛性模具中所施加的預(yù)定
壓力為400 1000MPa。本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法溫壓時(shí)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(yù)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(yù)燒結(jié)的保溫時(shí)間為25—60分鐘。


附圖1是機(jī)動(dòng)車變速器齒輪系結(jié)構(gòu)示意附圖2是機(jī)動(dòng)車變速器外圓不帶齒的齒套示意附圖3是機(jī)動(dòng)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(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明粉末冶金齒套制作方法作進(jìn)一步的 說明。
附圖1是機(jī)動(dòng)車變速器齒輪系結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1是機(jī)動(dòng)車變速器齒輪系 的齒套。由圖可知，機(jī)動(dòng)車變速器是通過在二組或二組以上的驅(qū)動(dòng)齒輪中，主 動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的不同選擇和組合，從而達(dá)到改變驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速的目的。通 常，若干個(gè)主動(dòng)齒輪組成一組棄被安置在同一根軸上(即主動(dòng)軸)，若干個(gè)從動(dòng) 齒輪組成一組被安置在另一根軸上(即從動(dòng)軸)，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸并列放置，通 過撥叉改變主動(dòng)軸或/和從動(dòng)軸上齒輪的相對(duì)位置，使不同齒數(shù)的主、從動(dòng)齒輪 嚙合，從而改變其轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)置有齒的內(nèi)齒輪(簡(jiǎn)稱為齒套)，通過撥叉使其與相鄰的外齒輪嚙合或分 開，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸或齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng)。
附圖2是機(jī)動(dòng)車變速器外圓不帶齒的齒套示意圖，附圖3是機(jī)動(dòng)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(shè)置有齒的內(nèi)齒輪(簡(jiǎn)稱為齒套)，通過撥叉使其與相鄰的外齒輪嚙 合或分開，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸或齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng)。通常，齒套的形狀類似于圓柱筒，在圓柱筒的內(nèi)壁設(shè)置有齒，有的齒套在內(nèi)、外圓柱壁上均設(shè)置有齒，其形狀較 為復(fù)雜，加工較為困難。 具體實(shí)施例1
以某機(jī)動(dòng)車變速器齒套為例，其形狀如附圖1所示?，F(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(jī)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(jìn)行熱處理。在必要時(shí), 還需要進(jìn)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(yù)合金粉及添加劑在V型混料機(jī)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(shí)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(shí)齒部已成型；
燒結(jié)在氨分解保護(hù)氣體燒結(jié)爐中在120(TC下進(jìn)行高溫?zé)Y(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(jī)械加工中需要進(jìn)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(jìn)行切削加工和熱處理，以進(jìn)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(shì)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(jiǎn)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(dá)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(jī)油中工作的，因此，對(duì)降低噪聲、保持良 好的潤(rùn)滑等均有現(xiàn)有技術(shù)不可相比的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于采用了整形工序，齒套 的齒部在潤(rùn)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(duì)嚙合、減少磨損等亦具有現(xiàn)有技術(shù)不可 相比的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)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(jī)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(jìn)一步提高密度。本實(shí)施例仍然以某機(jī)動(dòng)車變速器齒套為例(形狀 如附圖l所示)，采用復(fù)壓復(fù)燒的方法進(jìn)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(yù)合金粉及添加劑在V型混料機(jī)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(shí)齒部已成型，壓坯密度大約為6.4—7.0g/cm3;
預(yù)燒結(jié)在氨分解保護(hù)氣體燒結(jié)爐中在780-850'C燒結(jié)；
二次壓制:將預(yù)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(shí)預(yù)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(hù)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(jìn)行切削加工和熱處理，其具體要求與實(shí)施例1相同。 具體實(shí)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(yù)合金粉及添加劑在V型混料機(jī)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(shí)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(yù)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(jìn)行鍛造， 一般鍛 造壓力在700 1000MPa之間。此時(shí)，齒套的齒部已成型，密度為7.4—7.7g/cm3;
此時(shí)，可以根據(jù)需要確定是否還要進(jìn)行燒結(jié)，如果鍛坯加熱溫度較高，且 保溫時(shí)間較長(zhǎng)可以不再進(jìn)行燒結(jié)，否則，還需要進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝與具體 實(shí)施例l相同；
根據(jù)需要還可進(jìn)行切削加工和熱處理，其具體要求與實(shí)施例1相同。 由以上實(shí)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(jiǎn)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。
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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(yù)燒結(jié)—二次壓制—燒結(jié)—整形，即所謂復(fù)壓復(fù)燒粉末冶金工藝；(3)混粉—鍛坯壓制—預(yù)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(jī)將鐵粉和其他合金粉包括預(yù)合金粉及添加劑的均勻混合；所述壓制是指采用油壓機(jī)將混合后的金屬粉末在封閉剛性模具中施加預(yù)定的壓力；所述溫壓是指采用油壓機(jī)將混合后的金屬粉末和封閉剛性模具加熱到預(yù)定溫度后施加預(yù)定的壓力；所述燒結(jié)或預(yù)燒結(jié)是指將壓坯放在具有保護(hù)氣體或真空的加熱爐中加熱到預(yù)定溫度并保溫預(yù)定的時(shí)間；所述整形是指將燒結(jié)后的產(chǎn)品在預(yù)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(yù)成形坯加熱后在封閉模具中進(jìn)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(shí)金 屬粉末在剛性模具中所施加的預(yù)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(shí)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(yù)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(yù)燒結(jié)的保溫時(shí)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(shè)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(jiǎn)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(hào)B22F5/08GK101444845SQ20081007036
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:重慶華孚工業(yè)股份有限公司