一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，包括如下步驟：1)混料；2)壓制；3)燒結；4)制坯；5)正火；6)車削加工；7)滲碳、淬火；8)回火；9)磨削加工；10)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油。所述工藝采用粉末鍛壓工藝，配合符合檔位齒輪結構的模具，可有效減少粉末浪費，提升利用效率，粉末采用合金鋼粉末混合形成，多種元素的添加，可有效提升檔位齒輪質量，所得檔位齒輪硬度高，耐磨性好，耐腐性高，鍛壓成本低，鍛壓工藝對環境友好。
【專利說明】
一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝。
【背景技術】
[0002] 雙離合變速箱簡稱DCT，英文全稱為Dual Clutch Transmission，中文翻譯過來應 該為"直接換擋變速器"，因為其有兩組離合器，所以也有不少人干脆就叫它雙離合變速器。 離合器位于發動機與變速器之間，是發動機與變速器動力傳遞的"開關"，它是一種既能傳 遞動力，又能切斷動力的傳動機構。它的作用主要是保證汽車能平穩起步，變速換擋時減輕 變速齒輪的沖擊載荷并防止傳動系過載。在一般汽車上，汽車換檔時通過離合器分離與接 合實現，在分離與接合之間就有動力傳遞暫時中斷的現象。
[0003] 檔位齒輪是汽車雙離合變速器的重要部件，其性能、質量的優劣，直接影響雙離合 變速器運轉的順暢與否。
[0004] 對于汽車雙離合變速器用檔位齒輪的加工生產，目前主要采用鍛造工藝，鍛造是 一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一 定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓(鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除 金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金 屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重 要零件，除形狀較簡單的可用乳制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。
[0005] 其中，鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合 金。材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。金屬在變形前的橫斷面積與變形 后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始 鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產品質量、降低成本有很大關系。
[0006] 粉末鍛造 ，powder forging，通常是指將粉末燒結的預成形還經加熱后，在閉式模 中鍛造成零件的成形工藝方法。它是將傳統粉末冶金和精密鍛造結合起來的一種新工藝， 并兼兩者的優點。可以制取密度接近材料理論密度的粉末鍛件，克服了普通粉末冶金零件 密度低的缺點。使粉末鍛件的某些物理和力學性能達到甚至超過普通鍛件的水平，同時，又 保持了普通粉末冶金少肩、無肩工藝的優點。通過合理設計預成形坯和實行少、無飛邊鍛 造，具有成形精確，材料利用率高，鍛造能量消耗少等特點。
[0007] 目前，國內并未發現關于于汽車雙離合變速箱用檔位齒輪的粉末鍛造工藝，而對 于粉末鍛造工藝，國內主要存在如下專利文獻：
[0008] 專利公開號:CN105312585A，公開了一種叉車變速箱齒輪的粉末鍛造方法，其包括 配料及混料、壓制、燒結、鍛造、熱處理、表面噴丸強化處理等步驟。與現有技術相比較，采用 本發明粉末鍛造方法制得的叉車變速箱齒輪具有較好的綜合性能，不僅具有較高的強度和 硬度，還具有優良的韌性、耐磨性、耐疲勞性和抗沖擊性，適合用于叉車變速箱齒輪這樣的 受到較大的沖擊力和磨損的環境中長期工作的要求。然而，該專利主要用于變速箱齒輪的 粉末鍛造，其僅僅在粉末鍛造階段工序處理的較為詳細，而對于鍛造完成后的后處理，也僅 僅有熱處理及拋丸，缺少對于齒輪表面的磨削及其他處理，齒輪表面性能及強度不理想。
【發明內容】
[0009] 為解決上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種汽車雙離合變速箱用檔位齒 輪粉末鍛壓工藝，采用粉末鍛壓工藝，配合符合檔位齒輪結構的模具，可有效減少粉末浪 費，提升利用效率，粉末采用合金鋼粉末混合形成，多種元素的添加，可有效提升檔位齒輪 質量，所得檔位齒輪硬度高，耐磨性好，耐腐性高，鍛壓成本低，鍛壓工藝對環境友好。
[0010] 為達到上述目的，本發明的技術方案是：
[0011] -種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，包括如下步驟：
[0012] 1)混料
[0013] 將吧322鎳鉬合金鋼粉末、20〇11111合金鋼粉末及118(>4￥合金鋼粉末以5~8 :6~ 9:2~3的質量比在混合機內混合20~30min;
[0014] 2)壓制
[0015]將步驟1)所得混料送入壓制機壓制成粗坯，壓制力為2~3t/cm2;
[0016] 3)燒結
[0017] 將步驟2)所得粗坯送入燒結爐內，在保護氣體氛圍下進行燒結，燒結溫度800~ 900 °C，燒結時間1~2小時；
[0018] 4)制坯
[0019]將步驟3)燒結后的粗坯放入熱模鍛壓力機中進行鍛造，鍛造壓力始鍛溫度1100~ 1200°C，終鍛溫度950~1050°C，得所述檔位齒輪坯件，坯件高度與坯件直徑之間比值為1.5 ~2 · 5;
[0020] 5)正火
[0021] 將所述坯件置于正火爐中，以1.5~2°C/min的速率升溫至680~700°C，再以1.0~ 1.5°C/min的速率升溫至960~1050 °C，保溫2~2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10~15 °C/min；
[0022] 6)車削加工
[0023] 采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件 孔徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1~2mm的加工余量，整體表面粗造度 為Ra5~6ym;
[0024] 7)滲碳、淬火
[0025]將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15~20°C/min的速率升溫至 900~950 °C進行滲碳，滲碳時間2~4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810~850°C，均溫1~1.5 小時，然后在80~100 °C淬火油中淬火；
[0026] 8)回火
[0027] 將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500~550°C，保溫2~4h 后，以10°C/min的速度冷卻至室溫；
[0028] 9)磨削加工
[0029] 對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量 至表面粗造度為RaO. 6~0.8μηι，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為RaO. 6~0.8μηι，磨 削去除端面加工余量至表面粗糙度為RaO. 6~0.8μπι;
[0030] 10)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油
[0031] 將磨削加工處理后的坯件進行磷皂化處理，清理去除表面氧化皮，送入齒輪拋光 機拋光，涂覆防銹油，干燥，得所述汽車雙離合變速箱用檔位齒輪。
[0032] 進一步，步驟4)所述熱模鍛壓力機中鍛壓力為800~lOOOMPa。
[0033] 另，步驟4)所述熱模鍛壓力機中鍛造比為2~3。
[0034]另有，步驟4)所用熱模鍛壓力機為1600T熱模鍛壓力機或4000T熱模鍛壓力機。
[0035] 再，步驟4)中所述鍛造采用閉式熱模鍛。
[0036] 再有，步驟7)所用滲碳劑為煤油。
[0037] 且，步驟7)所述滲碳步驟中，滲碳分為起始階段、強滲階段和擴散階段，起始階段 的碳勢CP為0.8~0.9C%，強滲階段的碳勢CP為0.9~1.02C% ;擴散階段的碳勢0.75~ 0.5C%，起始階段的時間為0.5~0.8小時，強滲階段的時間1.2~2.5小時，擴散階段的時間 為0.3~0.7小時。
[0038] 另，所述磷皂化處理時間為1~2小時。
[0039]再，所述保護氣體為氮氣或氬氣。
[0040]本發明的有益效果在于：
[0041]所述鍛造工藝結合汽車雙離合變速箱用檔位齒輪結構專門設計，不需要剃齒等工 序，工藝步驟設計合理，針對性強，采用粉末鍛壓工藝，采用閉合模鍛，鍛件沒有飛邊，無材 料損耗，最終機械加工余量小，從粉末原材料到成品齒輪，總材料利用率高達95%以上，所 得檔位齒輪采用幾種高性能合金鋼粉末混合鍛壓而成，齒表面硬度為55~60HRC;有效硬化 層深HV550;芯部硬度35~40HRC，適應汽車差速器運轉的特性，抗拉強度高達900~950MPa， 屈服強度高達800~850MPa，在解除疲勞循環基礎N=5X10 7時，惰齒輪彎曲疲勞極限〇出腐 達480~500MPa，通過磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油處理，惰齒輪表面光澤度高，美觀實 用。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發明所提供的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝所得檔位 齒輪的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0043]以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。實施例中采用的實 施條件可以根據廠家的條件作進一步調整，未說明的實施條件通常為常規實驗條件。
[0044] 參見圖1，本發明所提供的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝所得 檔位齒輪為五檔齒輪，包括一圓環100,圓環100內接一環形凹面101，環形凹面101內接一柱 體102,環形凹面101表面沿圓周等距間隔開設有6個通孔103。
[0045] 本發明提供一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，包括如下步驟：
[0046] 1)混料
[0047] 將吧322鎳鉬合金鋼粉末、20〇11111合金鋼粉末及118〇4￥合金鋼粉末以5~8:6~ 9:2~3的質量比在混合機內混合20~30min;
[0048] 2)壓制
[0049] 將步驟1)所得混料送入壓制機壓制成粗坯，壓制力為2~3t/cm2;
[0050] 3)燒結
[0051]將步驟2)所得粗坯送入燒結爐內，在保護氣體氛圍下進行燒結，燒結溫度800~ 900 °C，燒結時間1~2小時；
[0052] 4)制坯
[0053]將步驟3)燒結后的粗坯放入熱模鍛壓力機中進行鍛造，鍛造壓力始鍛溫度1100~ 1200°C，終鍛溫度950~1050°C，得所述檔位齒輪坯件，坯件高度與坯件直徑之間比值為1.5 ~2 · 5;
[0054] 5)正火
[0055] 將所述坯件置于正火爐中，以1.5~2°C/min的速率升溫至680~700°C，再以1.0~ 1.5°C/min的速率升溫至960~1050 °C，保溫2~2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10~15 °C/min；
[0056] 6)車削加工
[0057] 采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件 孔徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1~2mm的加工余量，整體表面粗造度 為Ra5~6ym;
[0058] 7)滲碳、淬火
[0059] 將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15~20°C/min的速率升溫至 900~950 °C進行滲碳，滲碳時間2~4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810~850°C，均溫1~1.5 小時，然后在80~100 °C淬火油中淬火；
[0060] 8)回火
[0061 ] 將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500~550°C，保溫2~4h 后，以10°C/min的速度冷卻至室溫；
[0062] 9)磨削加工
[0063] 對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量 至表面粗造度為RaO. 6~0.8μηι，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為RaO. 6~0.8μηι，磨 削去除端面加工余量至表面粗糙度為RaO. 6~0.8μπι;
[0064] 10)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油
[0065] 將磨削加工處理后的坯件進行磷皂化處理，清理去除表面氧化皮，送入齒輪拋光 機拋光，涂覆防銹油，干燥，得所述汽車雙離合變速箱用檔位齒輪。
[0066] 進一步，步驟4)所述熱模鍛壓力機中鍛壓力為800~lOOOMPa。
[0067]另，步驟4)所述熱模鍛壓力機中鍛造比為2~3。
[0068]另有，步驟4)所用熱模鍛壓力機為1600T熱模鍛壓力機或4000T熱模鍛壓力機。
[0069] 再，步驟4)中所述鍛造采用閉式熱模鍛。
[0070] 再有，步驟7)所用滲碳劑為煤油。
[0071] 且，步驟7)所述滲碳步驟中，滲碳分為起始階段、強滲階段和擴散階段，起始階段 的碳勢CP為0.8~0.9C%，強滲階段的碳勢CP為0.9~1.02C% ;擴散階段的碳勢0.75~ 0.5C%，起始階段的時間為0.5~0.8小時，強滲階段的時間1.2~2.5小時，擴散階段的時間 為0.3~0.7小時。
[0072] 另，所述磷皂化處理時間為1~2小時。
[0073]再，所述保護氣體為氮氣或氬氣。
[0074]其中，表1為本發明各個實施例所提供的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末 鍛壓工藝所得檔位齒輪的機械性能列表。
[0075] 表 1
[0076]
[0077] 本發明所提供的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，所述鍛壓工藝 結合汽車雙離合變速箱用檔位齒輪結構專門設計，不需要剃齒等工序，工藝步驟設計合理， 針對性強，采用粉末鍛壓工藝，采用閉合模鍛，鍛件沒有飛邊，無材料損耗，最終機械加工余 量小，從粉末原材料到成品齒輪，總材料利用率高達95%以上，所得檔位齒輪采用幾種高性 能合金鋼粉末混合鍛壓而成，齒表面硬度為HRC55~60HRC;有效硬化層深HV550;芯部硬度 HRC35~40HRC，適應汽車差速器運轉的特性，抗拉強度高達900~950MPa，屈服強度高達800 ~850MPa，在解除疲勞循環基礎N = 5X107時，惰齒輪彎曲疲勞極限〇flim高達480~500MPa， 通過磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油處理，惰齒輪表面光澤度高，美觀實用。
[0078]需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對發明的技術 方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的權 利要求范圍中。
【主權項】
1. 一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在于，包括如下步驟： 1) 混料 將NS322鎳鉬合金鋼粉末、20CrMnTi合金鋼粉末及W18Cr4V合金鋼粉末以5~8:6~9: 2~3 的質量比在混合機內混合20~30min; 2) 壓制 將步驟1)所得混料送入壓制機壓制成粗坯，壓制力為2~3t/cm2; 3) 燒結 將步驟2)所得粗坯送入燒結爐內，在保護氣體氛圍下進行燒結，燒結溫度800~900°C， 燒結時間1~2小時； 4) 制坯 將步驟3)燒結后的粗坯放入熱模鍛壓力機中進行鍛造，鍛造壓力始鍛溫度1100~1200 °C，終鍛溫度950~1050°C，得所述檔位齒輪坯件，坯件高度與坯件直徑之間比值為1.5~2.5; 5) 正火 將所述坯件置于正火爐中，以1.5~2°C/min的速率升溫至680~700°C，再以1.0~1.5°C/ min的速率升溫至960~1050°C，保溫2~2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10~15°(：/1^11; 6) 車削加工 采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件孔 徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1~2mm的加工余量，整體表面粗造度為 Ra5 ~6μπι; 7) 滲碳、淬火 將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15~20°C/min的速率升溫至900~950 °(：進行滲碳，滲碳時間2~4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810~850 °C，均溫1~1.5小時，然后在 80~100 °C淬火油中淬火； 8) 回火 將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500~550°C，保溫2~4h后，以10 °C/min的速度冷卻至室溫； 9) 磨削加工 對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量至表 面粗造度為RaO. 6~0.8μπι，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為RaO. 6~0.8μπι，磨削去除 端面加工余量至表面粗糙度為RaO. 6~0.8μπι; 10) 磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油 將磨削加工處理后的坯件進行磷皂化處理，清理去除表面氧化皮，送入齒輪拋光機拋 光，涂覆防銹油，干燥，得所述汽車雙離合變速箱用檔位齒輪。2. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，步驟4)所述熱模鍛壓力機中鍛壓力為800~lOOOMPa。3. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，步驟4)所述熱模鍛壓力機中鍛造比為2~3。4. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，步驟4)所用熱模鍛壓力機為1600T熱模鍛壓力機或4000T熱模鍛壓力機。5. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，步驟4)中所述鍛造采用閉式熱模鍛。6. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，步驟7)所用滲碳劑為煤油。7. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，步驟7)所述滲碳步驟中，滲碳分為起始階段、強滲階段和擴散階段，起始階段的碳勢CP 為0.8~0.9C%，強滲階段的碳勢CP為0.9~1.02C%;擴散階段的碳勢O . 75~0.5C%，起始階段的 時間為〇. 5~0.8小時，強滲階段的時間1.2~2.5小時，擴散階段的時間為0.3~0.7小時。8. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，所述磷皂化處理時間為1~2小時。9. 根據權利要求1所述的一種汽車雙離合變速箱用檔位齒輪粉末鍛壓工藝，其特征在 于，所述保護氣體為氮氣或氬氣。
【文檔編號】B22F5/08GK105945290SQ201610389265
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】甘元, 張添鑫, 陸以春, 陳波, 易立, 王正國
【申請人】江蘇保捷鍛壓有限公司