一种粉末冶金转毂齿轮的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及粉末冶金零件的制备技术领域，具体指一种粉末冶金转毂齿轮的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 转毂齿轮被广泛用于变速箱中，转毂齿轮是具有多个台阶的零件，外形结构十分 复杂，一般通过机加工的方式制造，机加工制造成本较高，且速度较慢、生产效率低，产品的 一致性差，所以目前转毂齿轮一般采用粉末冶金工艺生产。
[0003] 现有的转毂齿轮粉末冶金制造工艺主要有以下几种：
[0004] 1、零件整体一次成形的方式进行成形，由于零件结构复杂，有很多台阶，按照零件 结构需要3个上冲，5个下冲，这就需要国际先进水平的具有5个下冲的CNC压机成形，这样的 模具结构十分复杂，大大提高了模具的制作成本，各模具冲头容易损坏，而且，由于转毂齿 轮整体高度较高，会导致成形密度分布不均，对零件尺寸控制以及力学性能造成较大影响；
[0005] 2、转毂齿轮基体与转毂齿轮轴分别成形，分别烧结。烧结完成后将两部分进行焊 接，但是对于粉末冶金零件，由于存在孔隙，孔隙的数量、形态和分布等均会影响材料的物 理性能（如热传导率、热膨胀率、淬硬性等），这些物理性能直接影响材料可焊性，而且在普 通焊接冷却过程中焊缝收缩会产生较大的张应力，由于粉末冶金材料的延伸率较低，在该 张应力作用下往往容易产生裂纹，导致焊接强度降低，甚至无法完成焊接过程。
[0006] 因此，现有技术中采用粉末冶金技术制备转毂齿轮的方法，均有待于改进。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种粉末冶金转毂齿轮 的制备方法，该方法制备的转毂齿轮结构牢固，且在制备过程中无需专门配备高端设备，制 备方法简单、制备成本低，可进行大批量生产。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种粉末冶金转毂齿轮的制备方 法，其特征在于包括以下步骤：
[0009] (1)设计材料组成
[0010] 按质量百分比计，转毂齿轮基体所采用的材料包括以下组分:碳0~1.0%，铜0~ 5%，2%以下的其它元素，余量为铁；
[0011] 按质量百分比计，转毂齿轮轴所采用的材料包括以下组分：碳〇~1.0%，铜〇~ 5%，2%以下的其它元素，余量为铁；
[0012] 上述转毂齿轮基体与转毂齿轮轴所采用的材料相同或不同；
[0013] (2)压制
[0014] 将上述转毂齿轮基体材料、转毂齿轮轴材料分别压制成密度为6.5~7.5g/cm3的 转毂齿轮基体、转毂齿轮轴；
[0015] 其中，所述转毂齿轮基体的中心成形有一用于容置转毂齿轮轴的通孔，且所述转 毂齿轮基体的至少一个侧面上具有围绕通孔边缘布置的导流槽;所述转毂齿轮轴的端部成 形有与转毂齿轮基体上的通孔相插配的插接柱，所述转毂齿轮基体与转毂齿轮轴插配完成 状态下，所述插接柱上端的转毂齿轮轴抵压在转毂齿轮基体的侧面上；
[0016] (3)烧结焊接:将转毂齿轮基体与转毂齿轮轴组装在一起，将钎焊剂围绕转毂齿轮 基体与转毂齿轮轴结合处的外周放置在转毂齿轮基体侧面上，并将该整体放置在烧结炉中 进行烧结焊接，烧结焊接温度在1000~1300 °C，保温时间为5~50分钟。
[0017] 在上述方案中，步骤(3)完成后，对所得零件进行尺寸和精度测量，确定是否需要 对零件进行必要的机加工。
[0018] 作为改进，步骤(3)中所述转毂齿轮基体与转毂齿轮轴组装完成状态下，所述插接 柱的外表面与通孔的内表面之间形成有0.01~1.00mm的缝隙，以便于钎焊剂在烧结过程中 填充在该缝隙中，加强转毂齿轮基体与转毂齿轮轴焊接的牢固性。
[0019] 进一步改进，所述导流槽的底部成形为自外向内逐渐向下倾斜的斜面，且所述导 流槽底部的外边沿与转毂齿轮基体的外侧面相齐平，所述导流槽底部的内边沿延伸至通孔 内壁上。采用这样的结构，便于将烧结前放置在转毂齿轮基体与转毂齿轮轴结合处的钎焊 剂导流至插接柱与通孔之间的缝隙内，烧结完成后，一部分钎焊剂通过导流槽流入缝隙内 使插接柱与通孔焊接在一起，一部分钎焊剂填充在导流槽内使转毂齿轮基体与转毂齿轮轴 具有上下面的结合，剩余的钎焊剂直接堆叠在转毂齿轮基体与转毂齿轮轴结合处的外周， 加强焊接处的牢固性;上述导流槽的设置，使得钎焊剂从三个方面对连接处进行焊接，结构 极为牢固。
[0020] 在上述各方案中，所述的通孔为圆形、多边形或内花键形，相应的，所述的插接柱 成形为与通孔相匹配的形状。根据通孔形状的不同，本发明中的导流槽可以为一个整体也 可以为间隔布置的多个，优选为间隔布置的多个，例如，当通孔成形为内花键形时，相邻两 花键齿之间可布置一个导流槽，这样不仅确保了焊接的牢固性，也使各处焊接的牢固度均 匀一致。
[0021] 优选地，所述的焊接剂为采用镍基、铜基或银基合金粉末压制而成的钎焊剂或钎 焊膏。
[0022]优选地，烧结时所采用的烧结炉为网带炉、真空炉、推杆炉、钟罩炉中的一种。
[0023] 优选地，烧结时采用氮基气体、纯氢气体、吸热性气氛中的任意一种作为助焊气。
[0024] 与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明采用了一种全新的焊接方法将转毂 齿轮基体与转毂齿轮轴连接在一起，与现有技术中一体成形的转毂齿轮相比，本发明无需 制备结构复杂的模具，不用专门配备高端设备，降低了生产成本;与现有技术中普通的焊接 方式相比，本发明采用烧结焊接的方式，并通过导流槽将钎焊剂引入连接缝隙中，从三个部 位对焊接连接进行了加强，增加了转毂齿轮基体与转毂齿轮轴的连接强度和定位精度，从 而使制备的转毂齿轮结构牢固，且本发明制备方法简单，便于进行大批量生产。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明实施例中转毂齿轮的结构示意图；
[0026] 图2为本发明实施例1、2中转毂齿轮基体的结构示意图；
[0027] 图3为图2另一角度的结构示意图；
[0028] 图4为本发明实施例1、2中转毂齿轮轴的结构示意图；
[0029] 图5为本发明实施例3、4中转毂齿轮基体的结构示意图；
[0030]图6为图5另一角度的结构不意图；
[0031 ]图7为本发明实施例3、4中转毂齿轮轴的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0033] 如图1~7所示，本发明中转毂齿轮基体1的中心成形有一用于容置转毂齿轮轴2的 通孔10,且转毂齿轮基体1的侧面上具有围绕通孔10边缘布置的导流槽11，转毂齿轮轴2的 端部成形有与转毂齿轮基体1上的通孔10相插配的插接柱21，转毂齿轮基体1与转毂齿轮轴 2插配完成状态下，插接柱21上端的转毂齿轮轴2抵压在转毂齿轮基体1的侧面上。转毂齿轮 基体1与转毂齿轮轴2组装完成状态下，插接柱21的外表面与通孔10的内表面之间形成有 0.01~1.00mm的缝隙。
[0034] 导流槽11的底部成形为自外向内逐渐向下倾斜的斜面，且导流槽11底部的外边沿 与转毂齿轮基体1的外侧面相齐平，导流槽11底部的内边沿延伸至通孔10内壁上。通孔10为 圆形、多边形或内花键形，当然也可以为其它形状，相应的，插接柱21成形为与通孔10相匹 配的形状。本发明中的导流槽11为间隔布置的多个，当通孔10成形为内花键形时，相邻两花 键齿之间可布置一个导流槽11。
[0035] 实施例1:
[0036]本实施例粉末冶金转毂齿轮的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0037] (1)设计材料组成
[0038] 按质量百分比计，转毂齿轮基体所采用的材料包括以下组分:铜5%，2%以下不可 避免杂质元素，余量为铁；
[0039] 按质量百分比计，转毂齿轮轴所采用的材料包括以下组分:铜5%，2%以下不可避 免杂质元素，余量为铁；
[0040] (2)压制
[0041] 如图2~4所示，将上述转毂齿轮基体材料压制成密度为6.5g/cm3的转毂齿轮基 体，将上述转毂齿轮轴材料压制成密度为6.5g/cm 3的转毂齿轮轴;转毂齿轮基体1的中心成 形有一用于容置转毂齿轮轴2的圆形通孔10,转毂齿轮轴2的端部成形有与转毂齿轮基体1 上的通孔10相插配的插接柱21;
[0042] (3)烧结:将转毂齿轮基体1与转毂齿轮轴2组装在一起，将钎焊剂