CN103170799A

CN103170799A - 一种粉末冶金支座的制备方法

Info

Publication number: CN103170799A
Application number: CN2011104342146A
Authority: CN
Inventors: 包崇玺; 毛增光; 何灵敏; 钱飞达
Original assignee: NBTM New Materials Group Co Ltd
Current assignee: NBTM New Materials Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: CN103170799B

Abstract

本发明涉及一种粉末冶金支座的制备方法，步骤为：1)将金属粉压制成密度为6.0～7.3g/cm³的支座基体，支座基体的外周为圆形或者在支座基体的外边缘上沿圆周均匀成型有若干过渡凸缘；2)将金属粉压制成密度为6.8～7.5g/cm³支座外套，当支座基体的外周为圆形时，支座外套的内孔边缘上均匀分布有若干与支座基体的外周相配合的过渡块；当支座基体的外边缘上设有凸缘时，支座外套成型为一套圈；3)将支座基体与支座外套组装在一起，通过烧结钎焊的方式进行连接固定；本发明利用粉末冶金净近成形的特点，降低了压缩机支座的生产成本，提高了加工效率，支座基体与支座外套在烧结过程中焊接在一起，达到了支座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

一种粉末冶金支座的制备方法

技术领域

本发明涉及粉末冶金支座的制备方法，尤其指压缩机支座的制备方法

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、成形工艺、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备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种粉末冶金支座的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

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，支座基体的外周为圆形或者在支座基体的外边缘上沿圆周均匀成型有若干过渡凸缘，并在支座基体的边缘或过渡凸缘的外侧设有放置钎焊剂的凹槽或者间隙，支座基体的化学成分质量百分比为碳：0～1.0％；铜：0～5％；2％以下的其他元素；余量为铁；

2)压制支座外套，将金属粉压制成密度为6.8～7.5g/cm³支座外套，支座外套的形状与支座基体相匹配，当支座基体的外周为圆形时，支座外套的内孔边缘上均匀分布有若干与支座基体的外周相配合的过渡块；当支座基体的外边缘上设有凸缘时，支座外套成型为一套圈，支座外套的内径比支座基体的最大外径大0～1.00mm；支座外套的化学成分质量百分比为碳：0～1.0％；铜：0～5％；2％以下的其他元素；余为铁；

3)将支座基体与支座外套组装在一起，使得支座外套与支座基体平面之间设有一定台阶，并将钎焊剂置于支座基体的凹槽处或者间隙处，然后将组装完成的支座基体与支座外套放入温度在1000～1300℃、并在真空或助焊气的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，确定是否需要机加工；

5)最后，将已加工的支座进行蒸汽处理，即为成品。

或者是，

一种粉末冶金支座的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

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，支座基体的外周为圆形或者在支座基体的外边缘上沿圆周均匀成型有若干过渡凸缘，并在支座基体的边缘或过渡凸缘的外侧设有放置钎焊剂的凹槽或者间隙，支座基体的化学成分质量百分比为碳：0～1.0％；铜：0.5～5％；其他2％以下的其他元素；余为铁；

2)采用钢板机械加工或冲压方式加工支座外套，支座外套的形状与支座基体相匹配，当支座基体的外周为圆形时，支座外套的内孔边缘上均匀分布有若干与支座基体的外周相配合的过渡块；当支座基体的外边缘上设有凸缘时，支座外套成型为一套圈，支座外套的内径比支座基体的最大外径大0～1.00mm；

3)将支座基体与外套组装在一起，使得支座外套与支座基体平面之间设有一定台阶，并将钎焊剂置于支座基体的凹槽处或者间隙处，然后将组装完成的支座基体与支座外套放入温度在1000～1300℃、并在真空或助焊气的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，确定是否需要机加工；

5)最后，将已加工的支座进行蒸汽处理，即为成品。

作为改进，所述支座基体上的凹槽的截面为向外侧倾斜的斜面，这样便于凹槽中的钎焊剂进入焊缝。

作为改进，所述支座外套与支座基体平面之间的台阶高度为0～20mm。

再改进，所述钎焊剂采用镍基、铜基或银基合金粉末压制而成，或者直接采用钎焊膏。

作为优选，所述助焊气为氮基气体、纯氢气体或吸热性气氛。

最后，所述烧结炉为网带炉、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：使用粉末冶金工艺可以生产压缩机支座，而此前这种大型支座是难以使用粉末冶金工艺生产的。利用粉末冶金净近成形的特点，降低了压缩机支座的生产成本，提高了加工效率。支座基体与支座外套在烧结过程中焊接在一起，达到了支座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。支座外套可以采用钢板成型或粉末冶金工艺，采用钢板时，与压缩机简体进行组装焊接时不会存在焊接障碍；采用粉末冶金时，由于外套的密度较高，孔隙对焊接性的影响较小，与压缩机简体进行组装焊接时也同样不会存在焊接障碍，并且还扩大了粉末冶金的应用范围。

附图说明

图1是本发明的粉末冶金支座的结构示意图；

图2a、2b、2c是实施例1、3的支座基体的结构示意图；

图3a、3b是实施例1、3的支座外套的结构示意图；

图4a、4b是实施例1、3的支座基体与支座外套组装后的结构示意图；

图5a、5b、5c是实施例2、4的支座基体的结构示意图；

图6a、6b是实施例2、4的支座外套的结构示意图；

图7a、7b是实施例2、4的支座基体与支座外套组装后的结构示意图。

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。

实施例1

如图2至图4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，见图2，支座基体1的外边缘上沿圆周均匀成型有6个过渡凸缘11，并在过渡凸缘11上设置有钎焊剂的凹槽12；支座基体1的材料成分见表1，成形密度为6.0～7.3g/cm³；

表1支座基体的化学成分

碳含量％	铜含量％	其他	铁
				0～1.0	0～5.0	小于2％	余量

2、压制支座外套2，如图3，支座外套2与支座基体1相配合，支座外套2的高度比支座的法兰部分高0～20mm，支座外套2的内径比支座基体1的最大外径大0～1.00mm；支座外套2的材料成分见表2，成形密度为6.8～7.5g/cm³；

表2支座外套的化学成分

碳含量％	铜含量％	其他	铁
				0～1.0	0～5.0	小于2％	余量

3、压制粉状钎焊剂；

4、将支座基体1与支座外套2组合在一起，并将钎焊剂置于支座基体1的凹槽12处，如图4，然后将组合完成的支座基体1与支座外套2放入温度在1120℃的烧结炉中，烧结30分钟，钎焊剂熔化，其中一部分渗入支座基体1，另一部分渗入支座外套2与支座基体1的间隙；

5、焊接后机加工至图1的尺寸和精度；

6、将已加工的支座进行蒸汽处理，即完成粉末冶金支座的制作过程。

实施例2

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，见图5，支座基体1的外周为圆形，并在支座基体1的外边缘上可以设置有钎焊剂的凹槽或者间隙；支座基体1的材料成分见表1，成形密度为6.0～7.3g/cm³；

2、压制支座外套2，如图6，支座外套2的内孔边缘上均匀分布有6个与支座基体1的外周相配合的过渡块21，支座外套2的高度比支座的法兰部分高0～20mm，支座外套2的内径比支座基体1的最大外径大0～1.00mm；支座外套2的材料成分见表2，成形密度为6.8～7.5g/cm³；

3、压制粉状钎焊剂；

4、将支座基体1与支座外套2组合在一起，并可以将钎焊剂置于支座基体1的凹槽处或者两者间隙处，如图7，然后将组合完成的支座基体1与支座外套2放入温度在1120℃C的烧结炉中，烧结30分钟，钎焊剂熔化，其中一部分渗入支座基体1，另一部分渗入支座外套2与支座基体1的间隙；

5、焊接后机加工至图1的尺寸和精度；

实施例3

与实施例1的不同之处在于支座外套2采用钢板冲压成型。

实施例4

与实施例2的不同之处在于支座外套2采用钢板机械加工而成。

上述实施例中的钎焊剂采用熔点为850～1200℃的镍基合金粉末或钎焊膏。钎焊剂如果使用钎焊膏，则不需要成形钎焊剂，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1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、银基钎焊剂，但要求熔点范围要比较宽，应当大于30℃以上。最好的为镍基钎焊剂。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。

本发明的粉末冶金支座其支座外套2与支座基体1结合好，焊料可以渗入到支座基体1和支座外套2中以及支座基体1与支座外套2的间隙中，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

1.一种粉末冶金支座的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2)压制支座外套，将金属粉压制成密度为6.8～7.5g/cm³支座外套，支座外套的形状与支座基体相匹配，当支座基体的外周为圆形时，支座外套的内孔边缘上均匀分布有若干与支座基体的外周相配合的过渡块；当支座基体的外边缘上设有凸缘时，支座外套成型为一套圈，所述支座外套的高度比支座的法兰部分高0～20mm，支座外套的内径比支座基体的最大外径大0～1.00mm；支座外套的化学成分质量百分比为碳：0～1.0％；铜：0～5％；2％以下的其他元素；余为铁；

3)将支座基体与支座外套组装在一起，并将钎焊剂置于支座基体的凹槽处或者或者间隙处，然后将组装完成的支座基体与支座外套放入温度在1000～1300℃、并在真空或助焊气的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，确定是否需要机加工；

5)最后，将已加工的支座进行蒸汽处理，即为成品。

2.一种粉末冶金支座的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

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，支座基体的外周为圆形或者在支座基体的外边缘上沿圆周均匀成型有若干过渡凸缘，并在支座基体的边缘或过渡凸缘的外侧设有放置钎焊剂的凹槽或者间隙，支座基体的化学成分质量百分比为碳：0～1.0％；铜：0～5％；其他2％以下的其他元素；余为铁；

2)采用钢板机械加工或冲压方式加工支座外套，支座外套的形状与支座基体相匹配，当支座基体的外周为圆形时，支座外套的内孔边缘上均匀分布有若干与支座基体的外周相配合的过渡块；当支座基体的外边缘上设有凸缘时，支座外套成型为一套圈，所述支座外套的高度比支座的法兰部分高0～20mm，支座外套的内径比支座基体的最大外径大0～1.00mm；

3)将支座基体与支座外套组装在一起，并将钎焊剂置于支座基体的凹槽处或者间隙处，然后将组装完成的支座基体与支座外套放入温度在1000～1300℃、并在真空或助焊气的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，确定是否需要机加工；

5)最后，将已加工的支座进行蒸汽处理，即为成品。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述支座基体上的凹槽的截面为向外侧倾斜的斜面。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述支座基体与支座外套组装在一起后，支座外套与支座基体平面之间设有0～20mm高度的台阶。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述钎焊剂采用镍基、铜基或银基合金粉末压制而成，或者直接采用钎焊膏。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述助焊气为氮基气体、纯氢气体或吸热性气氛。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述烧结炉为网带炉、真空炉、推杆炉或钟罩炉。