本發(fā)明涉及一種雙錐同步器，尤其是涉及一種雙錐同步器銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)及其制造方法。

背景技術：

同步器是車輛變速器中的重要部件之一。近年來同步器制造企業(yè)研發(fā)了一種同步性能更高、換擋力更小、承載能力更強的同步器——雙錐同步器。其中被燒結在雙錐同步環(huán)錐面上的新型高效的銅基粉末冶金摩擦材料，為提高同步器的性能起到重要作用。由于銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)生產工藝的特殊性，雙錐同步器對其除了要求具有極低的磨耗率和耐久性、動摩擦系數高而穩(wěn)定、較低的摩擦系數靜動比、能承受高的能量負荷和壓力負荷的特性外，還需具備良好的冷拉伸成錐形之特性。據了解國內有些企業(yè)進行了較長時間的研制并組織攻關，終因其摩擦材料與鋼芯板同步成錐形時掉渣、厚薄不一、錐度、圓度、尺寸變化大而無法進行批量生產。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是提供一種雙錐同步器銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)及其制造方法，其主要是解決現(xiàn)有技術所存在的銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)為保證其具有優(yōu)良的摩擦磨損性能，其配方中非金屬組元含量高，材料基體脆性大，因此拉伸成錐形性能差，粉末冶金摩擦材料與鋼芯板同步成形時掉渣、厚薄不一、錐度、圓度、尺寸變化大等的技術問題。

本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

本發(fā)明的一種雙錐同步器銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)，包括鋼芯板，所述的鋼芯板為環(huán)形，其錐度角α為14-22°，鋼芯板的兩側外表面都燒結有銅基摩擦層，鋼芯板的邊緣設有定位塊，定位塊處的鋼芯板上開有定位孔，銅基摩擦層的外表面開有若干油槽。

一種雙錐同步器銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)的制造方法，所述的方法包括：

a．采用65Mn冷軋鋼帶作為鋼芯板，鋼芯板的球化退火溫度840-860℃，保溫50-60min，爐冷到740-760℃，保溫3.5-4h，爐冷至650-660℃以后出爐入保溫坑緩慢冷卻；

b．利用撒粉機在鋼芯板的兩面撒上一層起粘結作用的錫青銅粉末，再撒上一層銅基摩擦材料層，其中銅基摩擦材料層的組成及質量百分比為：-200目電解銅粉40-45%，-300目霧化細黃銅粉38-43%，-200目錫粉5-10%，-299目石墨粉2-6%，-200目硅酸鋯2-6%；

c．撒粉后的鋼芯板經網帶爐預燒結，轉入壓制工序，用油壓機壓制銅基摩擦層，密度4.3-5.3g/cm³，再轉入燒結工序，在鐘罩爐中加熱到700-800℃，馬弗罩自重加壓、保溫1-2h進行合金化燒結，出爐后在油壓機進行精整平面、厚度為成品上公差、密度5.1-5.3g/cm³；

d．對燒結完成的鋼芯板進行兩次拉伸處理，第一次拉伸使鋼芯板的錐度角α為23-28°，第二次拉伸使鋼芯板的錐度角α為14-22°，然后使用專用模具在鋼芯板的兩側外表面壓制出油槽；

e．對鋼芯板上的定位塊在高頻感應設備上進行高頻淬火，表面硬度HRC45-52，最后再在油壓機上進行精密整形，精整后，其摩擦材料錐面直線度小于0.03mm，圓度小于0.05mm，內外9度錐面錐角差小于±8′，最后出銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)成品。

鋼芯板采用65Mn冷軋鋼帶落料制成。由于鋼芯板需要具備優(yōu)良的塑性、韌性和優(yōu)良的冷拉伸成形性能（拉伸力最小），對銅基粉末冶金摩擦材料層成錐形的影響最小，故對鋼芯板進行球化退火處理。鋼芯板經此處理，其組織充分轉變?yōu)榍驙钪楣怏w，即在鐵素體基體上均勻分布著球粒狀碳化物，為良好的球化退火組織。由于鐵素體基體硬度低，塑性變形能力強，而球粒狀碳化物應力集中系數低，變形阻力小，有利于鋼芯板的冷變形加工。同時由于鋼芯板的塑性和韌性得到很大提高，降低了錐體上下拉伸力差，有利于銅基粉末冶金摩擦材料層孔隙率變化大問題的解決。

銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)是采用濕式銅基粉末冶金摩擦材料作為摩擦材料層的。其苛刻的工況要求磨耗率指標為，動摩擦系數在0.08～0.10之間，靜摩擦系數在0.12～0.15之間，同時能夠滿足拉伸工藝的要求。由于粉末冶金同步環(huán)產品最終采用冷拉伸工藝成錐，因此摩擦材料必須具有好的塑性變形能力，以滿足冷拉伸工藝的要求。具有較好摩擦磨損性能的濕式銅基摩擦材料都含有較高的非金屬組元，材料脆性大，塑性差。因此，獲得良好冷拉伸性能的濕式銅基摩擦材料是研制的技術關鍵。

材料的工藝密度（孔隙率）在很大程度上影響著濕式摩擦材料的摩擦磨損性能。高工藝密度和低工藝密度的材料都具有較高的磨損，中等工藝密度的材料具有較低的磨損。對于密度和孔隙率試驗中所確定的基體，及在密度和孔隙率研究所確定的試驗條件下，工藝密度取5.2-5.6（理論孔隙率為25-31%）時，材料具有最好的耐磨損性能。

本發(fā)明的材料必須有高的基體強度，以滿足其高耐磨損性能、承受高的比壓和抗沖擊載荷能力的要求。故采用錫、鋅合金組元對銅基體進行強化；材料只能含有較低含量的非金屬組元，以保證其有足夠的塑性，滿足冷拉深工藝的要求，保證其在拉伸成錐過程中不被破壞；材料在大量減少石墨、氧化物等非金屬組元的含量后，其摩擦磨損性能和耐熱性能將會有較大損失。為滿足其高的摩擦磨損性能要求，適當提高材料的氣孔率是一個好方法。根據邊界摩擦理論，微氣孔中貯存的油將會改變材料的摩擦磨損行為；高的孔隙率使材料具有能進行內部油微循環(huán)的連通孔隙，它可以把材料在摩擦過程中產生的熱迅速帶走，有效抑制界面溫升，提高材料的能量負荷和功率負荷。高的孔隙率會使材料的基體強度下降，可能導致磨損的增加；另一方面，高的孔隙率有利于摩擦界面油模的形成，可以使材料處于邊界摩擦，避免半干摩擦，減少材料的磨損。因此需對材料的孔隙率進行重點試驗研究，選擇一個合適的孔隙率范圍并避免拉伸成型時對其破壞。

材質由于采用-200目電解銅粉和-300目霧化細黃銅粉，使得燒結形成的基體中的孔隙更細小，分布更加均勻，有利于動摩擦系數的提高；采用細石墨粉略微降低了靜摩擦系數（降低同步時的頓挫感）；同時采用的-300霧化細黃銅粉，使得材料基體中分布著顯微硬度更高的相，使材料具有好的冷拉伸成錐形性能。

撒粉燒結工藝不同于傳統(tǒng)的壓燒工藝，撒粉燒結工藝的特點是對低密度的燒結材料的密度、孔隙率控制比壓燒工藝精準、有效。撒粉燒結、鐘罩爐燒結在氨分解保護氣體中進行，以保證其機體不被氧化。要使65Mn鋼板雙面燒結有銅基粉末冶金摩擦材料的雙錐同步環(huán)成錐形，并達到精度和摩擦磨損性能的要求，除在解決上述關鍵技術的基礎上，其成形工藝至關重要。經反復試驗，我們采用多級冷拉伸成錐形工藝，成功制造出銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)。

作為優(yōu)選，所述的銅基摩擦層的動摩擦系數在0.0784-0.0836，平均動摩擦系數為0.081；靜摩擦系數在0.142-0.153，平均靜摩擦系數為0.146；平均磨耗率為8.70×10^-9mm³/J，對對偶鋼片的平均磨耗率為1.40×10^-9mm³/J。

作為優(yōu)選，所述的在撒粉前先對組成銅基摩擦層的各材料使用200Kg雙錐混粉機進行混粉。

因此，本發(fā)明采用-200目電解銅粉和霧化細黃銅粉以及撒粉燒結工藝，粉末冶金摩擦材料孔隙率保持在30%左右，同時孔隙呈細微和均勻分布狀態(tài)，使其有較高的動摩擦系數和耐磨損性能，顯微硬度能使其機體強度具有好的拉伸成錐形性能，采用多級冷拉伸成錐形工藝，是解決粉末冶金摩擦材料與鋼芯板同步成形時掉渣、厚薄不一、錐度、圓度、尺寸變化大的技術保證，在夾具中進行高頻淬火，使其變形最小，確保精整工序順利完成。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的一種結構示意圖；

附圖2是圖1的A-A剖面結構示意圖；

附圖3是本發(fā)明的立體結構示意圖；

附圖4是本發(fā)明芯板的展開示意圖；

附圖5是本發(fā)明第一次拉伸成形圖；

附圖6是本發(fā)明第二次拉伸成形圖；

附圖7是本發(fā)明采用-200目電解銅粉、霧化-300目細黃銅粉的配方放大200倍的顯微組織圖。

圖中零部件、部位及編號：鋼芯板1、銅基摩擦層2、定位塊3、定位孔4、油槽5。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：本例的一種雙錐同步器銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)，如圖1、圖2、圖3，包括鋼芯板1，鋼芯板為環(huán)形，其錐度角α為14-22°，鋼芯板的兩側外表面都設有銅基摩擦層2，鋼芯板的邊緣設有定位塊3，定位塊處的鋼芯板上開有定位孔4，銅基摩擦層的外表面開有若干油槽5。

一種雙錐同步器銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)的制造方法，其步驟包括：

a．如圖4，采用65Mn冷軋鋼帶作為鋼芯板，去毛刺后，對鋼芯板進行球化退火處理，鋼芯板的退火溫度850℃，保溫55min，爐冷到750℃，保溫3.8h，爐冷至655℃以后出爐入保溫坑緩慢冷卻，再進行鍍銅；

b．使用200Kg雙錐混粉機混粉；利用320mm撒粉機在鋼芯板的兩面撒上一層起粘結作用的錫青銅粉末，再撒上一層銅基摩擦層，其中銅基摩擦層的組成及質量百分比為：-200目電解銅粉43.62%，-300目霧化細黃銅粉41.38%，-200目錫粉7%，-299目石墨粉4%，-200目硅酸鋯4%，工藝密度6g/cm³，理論孔隙率20%；銅基摩擦層的動摩擦系數在0.0784-0.0836，平均動摩擦系數為0.081；靜摩擦系數在0.142-0.153，平均靜摩擦系數為0.146；平均磨耗率為8.70×10^-7mm³/J，對對偶鋼片的平均磨耗率為1.40×10^-7mm³/J，銅基摩擦層的顯微組織圖如圖7所示；

c．撒粉后的鋼芯板經網帶爐預燒結，轉入壓制工序，用100T油壓機壓制摩擦材料層，密度4.8g/cm³，再轉入燒結工序，在Φ550mm鐘罩爐中加熱760℃、馬弗罩自重加壓、保溫1.5h進行燒結，出爐后在200T油壓機進行精整平面、厚度為成品上公差、密度5.2g/cm³；

d．對燒結完成的帶銅基摩擦層的鋼芯板進行兩次拉伸處理，如圖5，第一次拉伸使鋼芯板的錐度角α為26°，如圖6，第二次拉伸使帶銅基摩擦層的鋼芯板的錐度角α為18°，然后使用專用模具在帶銅基摩擦層的鋼芯板的兩側外表面壓制出油槽；

e．對鋼芯板上的定位塊在高頻感應設備上進行高頻淬火，表面硬度HRC45-52，最后再在油壓機上進行精密整形，精整后，其摩擦材料錐面直線度小于0.03mm，圓度小于0.05mm，內外9度錐面錐角差小于±8′，最后出如圖1的銅基粉末冶金雙錐同步環(huán)成品。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的結構特征并不局限于此，任何本領域的技術人員在本發(fā)明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。