阅读说明：本技术 一种粉末冶金轿车同步器齿毂及其生产方法 (Powder metallurgy car synchronizer gear hub and production method thereof ) 是由 陆海雷 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种粉末冶金轿车同步器齿毂及其生产方法,涉及粉末冶金技术领域。该基于粉末冶金轿车同步器齿毂,包括齿毂主体、合金层和金属陶瓷层,所述齿毂主体的上下两层均为合金层,两个所述合金层的中间夹层位置设置有金属陶瓷层。通过粉末冶金的生产方法使得同步器齿毂形成合金-金属陶瓷-合金的三层复合效果,大大降低同步器齿毂质量的同时,提高同步器齿毂刚度和强度,且同步器齿毂中部夹层的金属陶瓷层,可大大提高同步器齿毂的耐磨性,且可通过外层的合金规避金属陶瓷本身较脆的缺点,加强了齿毂的实用性。(The invention provides a powder metallurgy car synchronizer gear hub and a production method thereof, relating to the technical field of powder metallurgy. The powder metallurgy car synchronizer-based gear hub comprises a gear hub main body, alloy layers and metal ceramic layers, wherein the upper layer and the lower layer of the gear hub main body are the alloy layers, and the metal ceramic layers are arranged in the middle interlayer positions of the two alloy layers. The synchronizer gear hub forms an alloy-metal ceramic-alloy three-layer composite effect through a powder metallurgy production method, the rigidity and the strength of the synchronizer gear hub are improved while the quality of the synchronizer gear hub is greatly reduced, the wear resistance of the synchronizer gear hub can be greatly improved through the metal ceramic layer arranged on the middle interlayer of the synchronizer gear hub, the defect that metal ceramic is brittle per se can be overcome through the outer layer of alloy, and the practicability of the gear hub is enhanced.)

一种粉末冶金轿车同步器齿毂及其生产方法

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体为一种粉末冶金轿车同步器齿毂及其生产方法。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金结构件制品材料成分不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与钢件匹配的效果。

同步器齿毂，即花键毂，是汽车变速总成的重要零件，其结构形状复杂，中心孔具有内齿，外壁具有外齿，且分三个弧度段，内腔具有多台肩，几何尺寸精度和材料强度性能要求高。同步器齿毂的使用状况为汽车在换挡变速时保证接合套、接合齿轮圈在达到同步前不接触，以避免齿间冲击和发生噪音。同步器齿毂通常是采用锻钢机械加工而成，我国多采用20CrMnTi钢经渗碳处理制成。但这种材质及其生产工艺，需要高温，高温可造成齿毂的齿形变化，导致操作不顺畅、噪音大和早期失效。为此，我国的相关科技人员研制了用粉末冶金烧结和氮化表面处理的方法生产同步器齿毂。虽然有一定效果，但由于同步器齿毂结构形状复杂、内腔具有多台肩、几何尺寸精度要求高，给采用粉末冶金压制、烧结生产带来了极大的困难，生产出的同步器齿毂的性能达不到高性能的要求，特别是轿车用同步器齿毂，更是难以应用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种粉末冶金轿车同步器齿毂及其生产方法，解决了现有技术生产出的同步器齿毂的性能达不到高性能的要求的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种粉末冶金轿车同步器齿毂，包括齿毂主体、合金层和金属陶瓷层，所述齿毂主体的上下两层均为合金层，两个所述合金层的中间夹层位置设置有金属陶瓷层。

一种粉末冶金轿车同步器齿毂的生产方法，所述生产方法步骤为：

S1、以单件产品材料用料一千倍的规格分别称取各配方材料；

S2、将合金材料配方的材料在混料斗内添加混合，并在氮气保护下利用搅拌设备进行搅拌，直至搅拌至均匀状态；

S3、同时将金属陶瓷复合配方的材料在另一个混料斗内添加混合，并利用搅拌设备进行搅拌，直至搅拌至均匀状态；

S4、将以单件产品三分之一质量的合金材料预混粉末装入预先制好的同步器齿毂压模内，利用低压压强进行一次初步压制；

S5、将以单件产品三分之一质量的金属陶瓷复合配方预混粉末装入已进行一次初步压制的同步器齿毂压模内，利用低压压强进行二次初步压制；

S6、将已进行二次初步压制的同步器齿毂压模内再从装入同等质量的合金材料预混粉末，并利用高压压强进行定型压制，形成同步器齿毂毛坯；

S7、将已压制成型的同步器齿毂毛坯，在700-850摄氏度的温度下进行预烧结60-120分钟，再以4-7摄氏度每分钟的速率下升温至1100-1180摄氏度，并持续烧结90-180分钟；

S8、通过空气缓慢冷却至室温后，检测产品是否合格，并将次品排除即可。

一种粉末冶金轿车同步器齿毂的生产方法，所述合金材料配方为铜粉2.1％-2.3％、镍粉3.1％-3.2％、钼粉0.2％-0.3％、石墨1.3％-1.4％、镨0.07％-0.12％、铍0.34％-0.38％、铅0.2％-0.24％、硬酯酸锌3.4％-3.6％和铁粉92％-94％。

一种粉末冶金轿车同步器齿毂的生产方法，所述金属陶瓷复合配方为TiAlN陶瓷粉末10-35％、钛粉0.1-3％、铝粉0.1-2％、镍粉0.1-4％、石墨0.5-2.5％、聚乙烯基异丁醚0.1-2.5％、硬脂酸锌0.1-2.5％和余量铁粉。

优选的，所述低压压强范围为2-5Mpa，所述高压压强范围为13-18Mpa。

优选的，所述TiAlN陶瓷粉末为球磨研磨的超细粉末。

优选的，所述镨原料与铍原料均为还原性金属粉末状态。

优选的，所述单件产品的合金材料预混粉末用量与所述金属陶瓷复合配方预混粉末的用量的质量比为2:1。

(三)有益效果

本发明提供了一种粉末冶金轿车同步器齿毂及其生产方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过粉末冶金使同步器齿毂形成合金-金属陶瓷-合金的三层复合效果，大大降低同步器齿毂质量的同时，提高同步器齿毂刚度和强度。

2、本发明通过同步器齿毂中部夹层的金属陶瓷层，可大大提高同步器齿毂的耐磨性，且可通过外层的合金规避金属陶瓷本身较脆的缺点，加强了齿毂的实用性。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的侧视图。

其中，1、齿毂主体；2、合金层；3、金属陶瓷层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供一种粉末冶金轿车同步器齿毂，包括齿毂主体、合金层和金属陶瓷层，齿毂主体的上下两层均为合金层，两个合金层的中间夹层位置设置有金属陶瓷层。

一种粉末冶金轿车同步器齿毂的生产方法，生产方法步骤为：

S1、以单件产品材料用料一千倍的规格分别称取各配方材料；

S2、将合金材料配方的材料在混料斗内添加混合，并在氮气保护下利用搅拌设备进行搅拌防止稀土元素氧化，影响合金强度，，直至搅拌至均匀状态；

S3、同时将金属陶瓷复合配方的材料在另一个混料斗内添加混合，并利用搅拌设备进行搅拌，直至搅拌至均匀状态；

S4、将以单件产品三分之一质量的合金材料预混粉末装入预先制好的同步器齿毂压模内，利用低压压强进行一次初步压制，便于下一步填料；

S5、将以单件产品三分之一质量的金属陶瓷复合配方预混粉末装入已进行一次初步压制的同步器齿毂压模内，利用低压压强进行二次初步压制；

S6、将已进行二次初步压制的同步器齿毂压模内再从装入同等质量的合金材料预混粉末，并利用高压压强进行定型压制，形成同步器齿毂毛坯；

S7、将已压制成型的同步器齿毂毛坯，在850摄氏度的温度下进行预烧结120分钟，再以4-7摄氏度每分钟的速率下升温至1180摄氏度，并持续烧结180分钟；

S8、通过空气缓慢冷却至室温后，检测产品是否合格，并将次品排除即可。

合金材料配方为铜粉2.1％-2.3％、镍粉3.1％-3.2％、钼粉0.2％-0.3％、石墨1.3％-1.4％、镨0.07％-0.12％、铍0.34％-0.38％、铅0.2％-0.24％、硬酯酸锌3.4％-3.6％和铁粉92％-94％，金属陶瓷复合配方为TiAlN陶瓷粉末35％、钛粉0.1-3％、铝粉0.1-2％、镍粉0.1-4％、石墨0.5-2.5％、聚乙烯基异丁醚0.1-2.5％、硬脂酸锌0.1-2.5％和余量铁粉，通过添加微量钛粉、铝粉和镍粉的添加促进两相微界面的细化，和增加TiAlN陶瓷粉末的用量，可进一步提高轿车同步器齿毂的耐磨性，低压压强范围为5Mpa，高压压强范围为18Mpa，TiAlN陶瓷粉末为球磨研磨的超细粉末，镨原料与铍原料均为还原性金属粉末状态，单件产品的合金材料预混粉末用量与所述金属陶瓷复合配方预混粉末的用量的质量比为2:1。

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于：一种粉末冶金轿车同步器齿毂，包括齿毂主体、合金层和金属陶瓷层，齿毂主体的上下两层均为合金层，两个合金层的中间夹层位置设置有金属陶瓷层。

一种粉末冶金轿车同步器齿毂的生产方法，生产方法步骤为：

S1、以单件产品材料用料一千倍的规格分别称取各配方材料；

S2、将合金材料配方的材料在混料斗内添加混合，并在氮气保护下利用搅拌设备进行搅拌，防止稀土元素氧化，影响合金强度，直至搅拌至均匀状态；

S3、同时将金属陶瓷复合配方的材料在另一个混料斗内添加混合，并利用搅拌设备进行搅拌，直至搅拌至均匀状态；

S4、将以单件产品三分之一质量的合金材料预混粉末装入预先制好的同步器齿毂压模内，利用低压压强进行一次初步压制便于下一步填料；

S5、将以单件产品三分之一质量的金属陶瓷复合配方预混粉末装入已进行一次初步压制的同步器齿毂压模内，利用低压压强进行二次初步压制；

S6、将已进行二次初步压制的同步器齿毂压模内再从装入同等质量的合金材料预混粉末，并利用高压压强进行定型压制，形成同步器齿毂毛坯；

S7、将已压制成型的同步器齿毂毛坯，在700摄氏度的温度下进行预烧结60分钟，再以4-7摄氏度每分钟的速率下升温至1100摄氏度，并持续烧结90分钟；

S8、通过空气缓慢冷却至室温后，检测产品是否合格，并将次品排除即可。

合金材料配方为铜粉2.1％-2.3％、镍粉3.1％-3.2％、钼粉0.2％-0.3％、石墨1.3％-1.4％、镨0.07％-0.12％、铍0.34％-0.38％、铅0.2％-0.24％、硬酯酸锌3.4％-3.6％和铁粉92％-94％，金属陶瓷复合配方为TiAlN陶瓷粉末10％、钛粉0.1-3％、铝粉0.1-2％、镍粉0.1-4％、石墨0.5-2.5％、聚乙烯基异丁醚0.1-2.5％、硬脂酸锌0.1-2.5％和余量铁粉，通过添加微量钛粉、铝粉和镍粉的添加促进两相微界面的细化，并通过减少TiAlN陶瓷粉末的用量，可进一步提高轿车同步器齿毂的强度，低压压强范围为2Mpa，高压压强范围为13Mpa，TiAlN陶瓷粉末为球磨研磨的超细粉末，镨原料与铍原料均为还原性金属粉末状态，单件产品的合金材料预混粉末用量与所述金属陶瓷复合配方预混粉末的用量的质量比为2:1。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。