粉末冶金零件在變速器領(lǐng)域的應(yīng)用

歐選民，趙詩鑫

（1.同濟(jì)大學(xué)，上海 201804；2.重慶青山公司，重慶 402761）

汽車變速器的王字槽為異形件結(jié)構(gòu)，王字槽的端部設(shè)有與換檔止動銷配合的圓弧槽?，F(xiàn)有技術(shù)的轎車變速器王字槽的材料一般為合金鋼、合金鑄鐵，經(jīng)過加工、熱處理而制成，然而在實(shí)際實(shí)用中存在零件加工量大，材料浪費(fèi)多等的缺陷，此外，材料成本每年上漲，生產(chǎn)效率低下；隨著粉末冶金工藝逐步成熟穩(wěn)定，材料替換合金鋼成為了可能。然而現(xiàn)有技術(shù)中并未出現(xiàn)粉末冶金王字槽，因而現(xiàn)有技術(shù)中如何提供一種能夠完全滿足王字槽功能性能要求的粉末冶金王字槽為急待解決的技術(shù)問題。

1 粉末冶金王字槽結(jié)構(gòu)介紹

參考附圖，以下將對本方案的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述。如在圖1-3 中所示出的，本方案提供了一種汽車變速器王字槽，其包括王字槽主體1 和王字槽板2，該王字槽主體和王字槽板為分體式結(jié)構(gòu)，即，該兩個部件為單獨(dú)成型結(jié)構(gòu)。具體地，該王字槽主體頂面的其中兩個相對側(cè)面上設(shè)置有凸出的限位板3，兩個限位板相對的內(nèi)側(cè)均向內(nèi)凹設(shè)有凹槽4，該王字槽板2 底部兩側(cè)設(shè)置有向外凸出的邊緣5，該邊緣5 與限位板3 上的凹槽4 相配合。王字槽主體1 與王字槽板2 通過燒結(jié)而連接為一體。王字槽主體和王字槽板上的銷孔（如在圖2 所示出的）位置為現(xiàn)有技術(shù)中已知的結(jié)構(gòu)，故在此不再贅述。本方案通過限位板和邊緣的設(shè)置可以將王字槽主體和王字槽板穩(wěn)定地裝配在一起，然后再通過高溫?zé)Y(jié)工藝從而將王字槽主體與王字槽板緊密地連接在一起。此外，本方案通過將分體式結(jié)構(gòu)的王字槽主體和王字槽板，從而確保了在燒結(jié)過程中王字槽主體與王字槽板結(jié)合的緊密型，確保壓制密度均勻。為了能夠進(jìn)一步解決現(xiàn)有技術(shù)的由合金鋼和合金鑄鐵所制成的轎車變速器王字槽的缺陷，本方案的王字槽主體和王字槽板均采用粉末冶金材料（SMF5040）。采用粉末冶金工藝制備汽車變速器王字槽具有材料利用率高、大大提高生產(chǎn)效率、大大降低成本等優(yōu)點(diǎn)。此外，粉末冶金相比鋼件密度低，對變速器的輕量化有明顯貢獻(xiàn)，同時粉末冶金出色的吸震效果可以有效地減少限位銷和王字槽撞擊的分貝值，對變速器NVH 性能有一定的提升。如在圖3 中所示出的，為了進(jìn)一步確保王字槽主體與王字槽板結(jié)合時位置的穩(wěn)定性且不易發(fā)生位移，王字槽主體1 的頂面且于兩個限位板3 之間凹設(shè)有至少一條第一滑道6，王字槽板2 的底面凸設(shè)有與第一滑道相配合的第一凸條7，優(yōu)選地，該第一滑道6 的其中一個端口優(yōu)選為封閉式的，該封閉式端口的頂面王字槽主體的頂面處于同一水平面上以確保王字槽插入時位置的準(zhǔn)確性同時確保了王字槽主體與王字槽本充分接觸。在替代實(shí)施例中，如在圖4 中所示的，王字槽主體的頂面且于兩個限位板之間凸設(shè)有至少一條第二凸條8，王字槽板的底面凹設(shè)有與第二凸條相配合的第二滑道9，第二滑道9 的一個端口為封閉式。為了確保本方案的王字槽板和王字槽板成型的準(zhǔn)確性和方便性，該 王字槽主體和王字槽板均通過磨具沖壓成型，王字槽主體壓制出來后僅需進(jìn)行鉆孔操作，大大提高了生產(chǎn)效率。

圖1

圖2

圖3

圖4

2 粉末冶金王字槽生產(chǎn)方法介紹

本方案還提供了一種以上所述的汽車變速器王字槽的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟：

（1）按重量百分比配料并混合，制取粉末混合料：該王字槽主體1 的材料為碳含量0.2-1%，銅含量1-5%，余量為純鐵粉，所述王字槽板的材料為碳含量＜0.8%，銅含量0.5-3%，鎳含量2-8%，余量為純鐵粉，混料攪拌40-50 分鐘，得到粉末冶金混合料。

（2）壓制成型王字槽主體和王字槽板坯件：將粉末冶金混合料放入對應(yīng)的王字槽主體1 和王字槽板2 的模具模腔內(nèi)，采用上、下沖模同時從上、下方向?qū)δＧ粌?nèi)的粉末冶金混合料進(jìn)行沖壓，以確保壓制的密度。

（3）對壓制成型且已裝配好的粉末冶金王字槽主體和王字槽板進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，該高溫?zé)Y(jié)的溫度為800～1500 ℃，高溫?zé)Y(jié)40～80 min，然后隨爐冷卻，當(dāng)燒結(jié)溫度為800 ℃時則需要燒結(jié)60 min，當(dāng)溫度為1500 ℃時則需要燒結(jié)80 min，在具體實(shí)施例中優(yōu)選地為1100 ℃且燒結(jié)60 min，從而避免燒結(jié)溫度過高和燒結(jié)時間過長的缺陷。

（4）對經(jīng)過上述第三步而燒結(jié)在一起的王字槽主體和王字槽板進(jìn)行鉆孔處理。

（5）熱處理：滲碳淬火；去毛刺后烘干，以保證清潔度≤0.06 mg。

（6）檢測：拉伸強(qiáng)度≥400 MPa，密度要求≥6.8 g/cm3，硬度≥80 HRA。王字槽主體1 設(shè)有孔和換檔桿通過銷子配合，保證工作時和換擋桿一起旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是：王字槽主體1 壓制出來后僅需鉆孔，其余尺寸模具保證一次成型。

3 結(jié) 語

王字槽板2 內(nèi)槽設(shè)計為圓弧，保證槽深各部位一致密度均勻。在進(jìn)行換檔操作的過程中，王字槽板2 可以通過選換檔軸的帶動使其上的導(dǎo)向凸起通過導(dǎo)向銷的導(dǎo)向功能切換到合適的檔位。其優(yōu)點(diǎn)是：王字槽板2 壓制出來后僅需鉆孔，其余尺寸模具保證一次成型。