CN101758364A - 粉末冶金支座的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种粉末冶金支座的制造方法，依次包括如下步骤：①压制支座基体(1)，并在支座基体(1)上设置有放置过渡块(2)结构；②加工过渡块(2)，③将过渡块置于支座基体(1)上放置过渡块(2)的结构上，并将钎焊剂置于支座基体(1)与过渡块(2)之间，然后将已经装配好过渡块(2)的支座基体(1)放入温度在1000～1300℃、并在真空或填充有助焊气烧结气氛的烧结炉中，烧结5～50分钟；④焊接后测量尺寸和精度，是否需要机加工并调节进行校正过渡块(2)在支座基体(1)上的位置；⑤将焊接有过渡块(2)的支架基体(1)进行蒸汽处理，即完成粉末冶金支座的制作过程。与现有技术相比，本发明的优点在于：采用粉末冶金烧结钎焊方法而将过渡块与支座基体实现焊接在一起，达到了支座基体位置高且定位精度准确及连接强度好的要求；整个焊接过程简单并易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金支座的制造方法，尤其指压缩机支座的制造方法。
背景技术
目前在压缩机行业，大功率的的压缩机采用铸造毛坯进行机加工。机加工的方法速度较慢，材料利用率低，产品一致性差。加工完的产品在装配时采用焊接方式装配。对于铸铁的焊接，由于是常规材料，一般压缩机厂均没有大的工艺问题，焊接质量及焊接强度均能够较好的保证。但是对于粉末冶金零件，由于存在孔隙，孔隙的数量、形态和分布影响材料的物理性能如热传导率、热膨胀率和淬硬性等，这些物理性能直接影响材料可焊性，使焊接较同成份的冶铸材料相比难度加大。在普通焊接冷却过程中焊缝收缩产生较大的张应力。在张应力的作用下由于粉末冶金材料的延伸率较低，往往产生裂纹，焊接强度降低，甚至无法完成焊接过程。焊接性的问题影响了粉末冶金支座在压缩机中的应用，尤其是需要焊接装配的大功率压缩机。
对于铁基粉末冶金材料，提高产品密度是改善焊接性一个重要的方向。一般而言，密度大于7.3g/cm3的粉末冶金材料的焊接性与普通钢材相当。但是密度的提高，受制于产品的功能、化学成分、铁粉性能、成型工艺、烧结工艺和后加工工艺(粉末热锻等)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种制作方便、焊接工艺简单且生产成本低的粉末冶金支座的制造方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该粉末冶金支座的制造方法，其特征在于依次包括如下步骤：
①压制支座基体，将金属粉压制成密度为6.0～7.3g/cm3的支座基体，并在支座基体上设置有放置过渡块结构；
②加工过渡块，将过渡块加工成与放置过渡块位置相适配的结构；
③将过渡块置于支座基体上放置过渡块的结构上，并将钎焊剂置于支座基体与过渡块之间，然后将已经装配好过渡块的支座基体放入温度在1000～1300℃、并在真空或填充有助焊气烧结气氛的烧结炉中，烧结5～50分钟；
④焊接后测量尺寸和精度，是否需要机加工并调节进行校正过渡块在支座基体上的位置；
⑤将焊接有过渡块的支架基体进行蒸汽处理，即完成粉末冶金支座的制作过程。
作为改进，所述钎焊剂置于支座基体与过渡块之间的结构为：在支座基体设置有放置过渡块的台阶面或凹槽，并在台阶面或凹槽中设置有钎焊剂的容置孔，而在所述过渡块上设有台阶结构，过渡块的台阶结构与台阶面或凹槽相适配，在烧结前，将钎焊剂压入支座基体上的容置孔中，然后将过渡块的台阶结构放置于支座基体中的台阶面或凹槽中贴合在一起，台阶的高度为0.4～10mm。过渡块与支座基体贴合面间的间隙为0～0.5mm。
再改进，所述过渡块放置于支座基体的台阶上后，过渡块与支座基体平面之间的台阶高度为0～20mm。
再改进，所述钎焊剂置于支座基体与过渡块之间的结构为：将过渡块与支座基体贴合在一起时，所述钎焊剂置于焊缝附近。
再改进，所述过渡块与支座基体贴合在一起时，过渡块与支座基体平面之间的台阶高度为0～20mm。
再改进，所述过渡块采用粉末冶金成型或机加工或塑性加工成型，在所述过渡块采用粉末冶金成型时，过渡块的密度为6.0～7.3g/cm3并在烧炉中烧结而成。为了进一步改善焊接性，过渡块的密度可以通过复压复烧等工艺提高到7.0～7.7g/cm3。
再改进，所述助焊气烧结气氛可选择为氮基气体或纯氢气体或吸热性气氛；而所述烧结炉可选择为网带炉、真空炉、推杆炉或钟罩炉。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用粉末冶金烧结钎焊方法而将过渡块与支座基体实现焊接在一起，达到了支座基体位置高且定位精度准确及连接强度好的要求；整个焊接过程简单并易于操作。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2是图1中沿A-A线的剖视图；
图3是本发明的过渡块有台阶的实施例结构示意图；
图4是图3中沿B-B线的剖视图；
图5是图4中过渡块与支座基体未焊接时的结构图；
图6是图4中沿P向的结构平面图；
图7是图6中将过渡块取出后的结构视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图7所示，本实施例的粉末冶金支座的制造方法，依次包括如下步骤：
①压制支座基体1，将金属粉压制成密度为6.0～7.3g/cm3的支座基体1，并在支座基体1上设置有放置过渡块2结构；②加工过渡块2，将过渡块2加工成与放置过渡块2位置相适配的结构；③将过渡块置于支座基体1上放置过渡块2的结构上，并将钎焊剂置于支座基体1与过渡块2之间，然后将已经装配好过渡块2的支座基体1放入温度在1050～1300℃、并在真空或填充有助焊气(烧结气氛)的烧结炉中，烧结5～50分钟；④焊接后测量尺寸和精度，是否需要机加工并调节进行校正过渡块2在支座基体1上的位置；⑤将焊接有过渡块2的支架基体1进行蒸汽处理，即完成粉末冶金支座的制作过程。所述钎焊剂置于支座基体1与过渡块2之间的结构选择为：在支座基体1设置有放置过渡块2的台阶面或凹槽11，并在台阶面或凹槽11中设置有钎焊剂的容置孔12，而在所述过渡块2上设有台阶结构，过渡块2的台阶结构21与台阶面或凹槽11相适配，在烧结前，将钎焊剂压入支座基体1上的容置孔12中，然后将过渡块的台阶结构放置于支座基体1中的台阶面或凹槽11中贴合在一起。所述过渡块2放置于支座基体1的台阶上后，过渡块2与支座基体1平面之间的台阶高度h为0～20mm。当然所述钎焊剂置于支座基体1与过渡块2之间的结构也可以选择为：将过渡块2与支座基体1贴合在一起时，所述钎焊剂置于焊缝附近，而当过渡块2与支座基体1贴合在一起时，过渡块2与支座基体1平面之间的台阶高度h为0～20mm。所述过渡块2可采用粉末冶金成型或机加工或塑性加工成型，而在过渡块2采用粉末冶金成型时，过渡块2的密度为6.0～7.3g/cm3并在烧炉中烧结而成。为了进一步改善焊接性，过渡块的密度可以通过复压复烧等工艺提高到7.0～7.7g/cm3。当然过渡块2也可根据产品密度情况进行整形而不先烧结，而与支座基体1及钎焊剂同时烧结。所述助焊气(烧结气氛)可选择为氮基气体或纯氢气体或吸热性气氛，而所述烧结炉可选择为网带炉、真空炉、推杆炉或钟罩炉。具体可按设计要求而定。
以下结合附图实施例对本发明作进一步说明。
参考图1至图7所示，
①支座基体材料成分见表1，成型密度为6.0～7.3g/cm3。
表1 一般支座的化学成分
碳含量％ 铜含量％ 其他 铁含量％
0.3～1.2 0～6.0 小于5％ 余量
粉末冶金成形过渡块的材料见表2，成形密度为6.2～7.4g/cm3。
表2 粉末冶金成形过渡块的材料
碳含量％ 铜含量％ 其他 铁含量％
0.0～1.5 0～6.0 小于5％ 余量
对于机加工方式制作的过渡块，只需焊接性良好即可。
②取粉末冶金方法成型支座基体1，该支座基体1相应的位置上成型有一用于容置过渡块2的凹槽11和放置钎焊剂的容置孔12；取过渡块2，该过渡块2具有与凹槽11相匹配的台阶结构21；
③将焊料压入容置孔12中，以朝下放置时不能掉下作为标准，并保证焊料完全进入容置孔12中，将过渡块2的台阶结构21放到支座基体1的凹槽11内。过渡块2的平面与支座基体平面重合或高于支座基体1的平面均可。
④将上述已经装配好过渡块2的支座基体1放入普通烧结炉中烧结，烧结温度为1000～1300℃，烧结气氛为正常的吸热性气氛或氮基气氛或真空，烧结时间为5～50分钟，烧结炉可选择为网带炉或推杆炉或者钟罩炉或真空炉，焊料(钎焊剂)熔化，其中一部分渗入支座基体1，另一部分渗入过渡块2或在过渡块2表面，同时在过渡块2与支座基体2之间也含有了一层钎焊剂，钎焊料(即钎焊剂)的厚度与支座基体1和过渡块2的间隙有关；
⑤烧结结束后取出产品进行蒸汽处理或整形。
本实施例中容置孔12有1～20个，容置孔12的形状可以为方形，焊料(即钎焊剂)成形后为两端圆弧的长条状，容置孔12也可以是圆形或其他任意形状，容置孔12可以是通孔或盲孔。
焊料采用熔点为850～1200℃的镍基合金粉末或钎焊膏。钎焊剂如果使用钎焊膏，则不需要成形钎料，直接将钎焊膏挤入过渡块2的孔中即可。本发明的钎焊剂使用美国HOEGANAES COMPANGY的ANCORBRAZE 72或瑞典的SINTER BRAZE 90的粉末。ANCORBRAZE 72的钎焊剂其化学成分及性能如下：
表3钎焊剂的化学成分
Ni Cu Mn B Si Fe 松装密度
41.2％ 39.1％ 15.4％ 1.3％ 1.9％ 其余 2.14g/cm3
根据焊接强度的不同要求，可以使用铜基、银基钎料，但要求熔点范围要比较宽，应当大于30℃以上。最好的为镍基钎料。镍是铁基粉末冶金零件中常见的合金元素，焊缝的强度最高，完全可以满足零件高可靠性的使用要求。
本发明的过渡块2与支座基体1结合很好，焊料可以渗入到支座基体1和过渡块2中，完全达到了设计的要求。
上述没有特殊说明的百分比为采用质量百分比。
Claims (9)
1.一种粉末冶金支座的制造方法，其特征在于依次包括如下步骤：
①压制支座基体(1)，将金属粉压制成密度为6.0～7.3g/cm3的支座基体(1)，并在支座基体(1)上设置有放置过渡块(2)结构；
②加工过渡块(2)，将过渡块(2)加工成与放置过渡块(2)位置相适配的结构；
③将过渡块置于支座基体(1)上放置过渡块(2)的结构上，并将钎焊剂置于支座基体(1)与过渡块(2)之间，然后将已经装配好过渡块(2)的支座基体(1)放入温度在1000～1300℃、并在真空或填充有助焊气烧结气氛的烧结炉中，烧结5～50分钟；
④焊接后测量尺寸和精度，是否需要机加工并调节进行校正过渡块(2)在支座基体(1)上的位置；
⑤将焊接有过渡块(2)的支架基体(1)进行蒸汽处理，即完成粉末冶金支座的制作过程。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述钎焊剂置于支座基体(1)与过渡块(2)之间的结构为：在支座基体(1)设置有放置过渡块(2)的台阶面或凹槽(11)，并在台阶面或凹槽(11)中设置有钎焊剂的容置孔(12)，而在所述过渡块(2)上设有台阶结构，过渡块(2)的台阶结构(21)与台阶面或凹槽(11)相适配，在烧结前，将钎焊剂压入支座基体(1)上的容置孔(12)中，然后将过渡块的台阶结构放置于支座基体(1)中的台阶面或凹槽(11)中贴合在一起，过渡块与支座基体贴合面的间隙为0～0.5mm。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述过渡块(2)放置于支座基体(1)的台阶上后，过渡块(2)与支座基体(1)平面之间的台阶高度为0～20mm。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述钎焊剂置于支座基体(1)与过渡块(2)之间的结构为：将过渡块(2)与支座基体(1)贴合在一起时，所述钎焊剂置于焊缝附近。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述过渡块(2)与支座基体(1)贴合在一起时，过渡块(2)与支座基体(1)平面之间的台阶高度为0～20mm。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述过渡块(2)采用粉末冶金成型或机加工或塑性加工成型。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：在所述过渡块(2)采用粉末冶金成型时，过渡块(2)的密度为6.0～7.3g/cm3并在烧炉中烧结而成，为了进一步改善焊接性，过渡块的密度可以通过复压复烧等工艺提高到7.0～7.7g/cm3。
8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述助焊气为氮基气体或纯氢气体或吸热性气氛。
9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的制造方法，其特征在于：所述烧结炉为网带炉、真空炉、推杆炉或钟罩炉。
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