CN106604799B - 钎焊烧结部件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于在通过将多个部件钎焊接合起来而形成的例如行星齿轮架等钎焊接合部件中有效地使钎焊材料从接合部中的溢出最小化。本发明提供一种钎焊接合部件，在该钎焊接合部件中，具有第一接合面的第一部件和具有第二接合面的第二部件被配合且接合在一起，其中，钎焊接合部件被第一接合面与第二接合面之间的钎焊材料填满，并包括形成在第一接合面上的第一凹部，第一凹部具有底面和内周壁，内周壁沿着第一接合面的轮廓的内侧形成。

Description

钎焊烧结部件

技术领域

本发明涉及一种通过将多个部件钎焊在一起而得到的钎焊烧结部件。具体而言，本发明涉及采取了如下措施的钎焊烧结部件：有效防止钎焊材料从部件之间的各个接合部中溢出。

背景技术

通过将多个部件钎焊在一起而得到的钎焊烧结部件包括汽车的传动装置中所包括的行星齿轮架。

利用粉末冶金法制造在许多情况中使用的行星齿轮架。利用粉末冶金法制造的烧结行星齿轮架均包括：具有多个柱体的部件，多个柱体从该部件的一侧端面中延伸出来；以及配合部件，其与柱体顶端相配合，这两个部件的相应配合表面彼此配合且被钎焊起来。

PTL(专利文献)1提出了关于在制造此类部件中进行的钎焊的示例性技术，在PTL1中，在接合面中设置沿径向延伸的引导沟槽，使得熔化的钎焊材料在整个接合面上快速地展开。

PTL 2提出了另一种技术，在PTL 2中，接合面具有分别适合于彼此配合的凹部和凸出部，并且通过调节凹部的深度和凸出部的高度来控制设置在接合面之间的钎焊材料的量。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未经审查的专利申请公开No.2001-138041

PTL 2：日本未经审查的专利申请公开No.2002-79372

发明内容

技术问题

下面将讨论，在钎焊材料被供应到两个部件的相应配合面之间的间隙中的同时将两个部件彼此接合起来的情况下，钎焊材料从接合部中的溢出。

钎焊材料的溢出被认为是由若干个因素造成的。对可能的溢出而言目前采取的措施实际上不是令人满意的。

在如下一些因素中存在不可避免的变化：例如，所供应的钎焊材料的量、在钎焊期间接合面的不同区域中的温度以及沿着接合面的不同区域流动的熔化的钎焊材料被施加的流动阻力。这些变化导致钎焊材料在接合面的不同区域中的流动的变化。

如果彼此要被钎焊起来的部件是烧结部件或用于该用途的粉末成型体，则例如接合面的不同区域之间的密度差异等因素也会改变钎焊材料的流动。

在PTL 1所公开的构造中，上述因素防止熔化的钎焊材料均匀地流动到整个接合面上，并且熔化的钎焊材料集中在填料可容易流动的一些区域中。结果，在钎焊材料集中的这些区域中，由作用在接合面的外边缘处的钎焊材料上的表面张力施加的防止溢出的力不能承受由将要溢出的钎焊材料施加的力，并且据推测，钎焊材料最终将在一些区域中溢出至接合面的外部。

如果在例如行星齿轮架中发生这种溢出，则基于发生溢出的位置而可能发生一些问题：例如，钎焊材料的溢出部分与承载架中所包括的小齿轮的干涉。

已知措施不能完全解决溢出问题。因此，在烧结行星齿轮架均由被钎焊在一起的多个部件形成的情况下，所有产品在钎焊之后都经过检查。

于是，已发生溢出的任何产品都要经过去除溢出的钎焊材料的处理(如果可以的话)。不能去除溢出的钎焊材料的任何产品都作为不良品丢弃。然而，基于生产率和生产成本，这种措施不是优选的。

考虑到以上所述，本发明的目的在于有效地抑制钎焊材料从通过将多个部件钎焊在一起而得到的钎焊烧结部件(例如行星齿轮架)的各个接合部中溢出。

解决问题的技术方案

根据本发明的一方面，提供通过将具有第一接合面的第一部件和具有第二接合面的第二部件彼此配合且接合起来而得到的钎焊烧结部件。第一接合面与第二接合面之间设置有钎焊材料。第一接合面具有第一凹部，第一凹部具有内周壁和底面。内周壁沿着第一接合面的轮廓线的内侧且在第一接合面的轮廓线的内侧延伸。

本发明的有益效果

根据本发明，有效地抑制了钎焊材料从第一接合部和第二接合部中溢出至外部，并且提供了不会溢出钎焊材料的钎焊烧结部件或仅发生少量溢出而不会影响产品功能的钎焊部件。

因此，可以省略对所有产品的钎焊后检查以及去除溢出的钎焊材料，并因此可以提高生产率。此外，因为降低了不良品率，所以实现了成本降低。此外，可以稳定第一部件与第二部件之间的接合强度。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的钎焊烧结部件的前视图。

图2是图1所示的钎焊烧结部件的分解透视图。

图3是图1所示的钎焊烧结部件的第一部件的接合侧的端视图。

图4是图3的一部分的放大视图。

图5是图3所示的接合面的放大透视图。

图6是沿着图1所示的线X-X截取的截面的放大视图。

图7是图6所示的接合部处的截面的另一个放大视图。

图8是凹部的一部分和接合面的放大截面图。

图9是示出了用于控制设置在凹部中的熔化的钎焊材料的流动的凸出部的变型例的端视图。

图10是已知钎焊烧结部件的截面图，并示出了钎焊材料的溢出的示例性状态。

具体实施方式

[本发明的实施例的描述]

根据本发明的实施例的烧结部件通过将具有第一接合面的第一部件和具有第二接合面的第二部件彼此配合且接合起来而得到。所述第一接合面与所述第二接合面之间设置有钎焊材料。所述第一接合面具有第一凹部，所述第一凹部具有内周壁和底面。所述内周壁沿着所述第一接合面的轮廓线的内侧且在所述第一接合面的所述轮廓线的内侧延伸。

在本文中，第一部件指的是在进行钎焊时定位在下方的部件，而第二部件指的是在进行钎焊时层叠在第一部件上的部件。

在如上述构造的钎焊烧结部件中，受热且熔化的钎焊材料因毛细管作用被供应到第一接合面与第二接合面之间的间隙中。

在该步骤中，熔化的钎焊材料被设置在第一接合面中的第一凹部的内周壁阻挡，并且不立即越过内周壁。

被第一凹部的内周壁阻挡的熔化的钎焊材料继续沿着内周壁流动直到凹部被熔化的钎焊材料填满为止。当凹部变满时，熔化的钎焊材料开始从凹部中溢出。

因为熔化的钎焊材料被第一凹部的用作堤坝(bank)的内周壁阻挡且被保持在如上所述的凹部中直到第一凹部变满为止，所以熔化的钎焊材料不太可能仅沿特定方向流动。

另外，一旦熔化的钎焊材料开始从凹部中溢出，留在供应侧上的钎焊材料的量减小，并且熔化的钎焊材料的流动能变得比在没有设置第一凹部的情况中的流动能小。这种行为用作有效因素，并且有效地抑制了钎焊材料从接合部中溢出。

如上述构造的钎焊烧结部件的凹部优选地具有0.03mm至0.08mm的深度。

如果第一凹部的深度为0.03mm以上，则良好地发挥了设置第一凹部的作用(利用内周壁限制钎焊材料的流动)。如果第一凹部的深度为0.08mm以下，则可以减小被废弃的钎焊材料的量。如果第一凹部的深度为约0.08mm以下，则不会发生接合强度(使接合面彼此分离的力)的显著减小。因此，可以稳定地提供所需程度的接合强度。

优选的是，第一凹部的内周壁沿着第一接合面的轮廓线延伸，使得距轮廓线的不同点的距离变化不大。

如果距离变化较小，则施加至向上移动至接合面的外周处的熔化的钎焊材料的阻力得到平衡，并且抑制了动能的局部集中。因此，进一步稳定了抑制溢出的效果。

还优选的是，内周壁具有与第一接合面的轮廓线类似的形状。

如果内周壁与第一接合面的轮廓线具有类似的形状，则内周壁与第一接合面的轮廓线之间的距离变化不会变大。

还优选的是，凹部的底面具有限制熔化的钎焊材料流动的凸出部。

根据接合面的形状，当钎焊材料在接合面上展开时钎焊材料的运动长度以及施加至移动的钎焊材料的阻力可以变化，或者钎焊材料可以在接合面的一些点处堆积(停滞)。如果设置上述凸出部，则运动长度以及抵抗运动的阻力的这些变化可能减小，从而允许熔化的钎焊材料在整个接合面上快速且平滑地展开。凸出部的高度等于或小于第一凹部的深度。

如果通过成型来形成具有第一凹部的部件，则内周壁相对于第一接合面的倾角优选地被设定为约30°至60°(相对于与接合面垂直的线的倾角＝60°至30°)

如果倾角太小，则第一凹部的设置效果(利用内周壁防止熔化的钎焊材料溢出的效果)降低。相反，如果倾角太大，则模具的脱模性(模具可除性)降低。如果第一部件为粉末成型体，则产生如下问题：例如，设置在成形体中的第一凹部的内周壁的表面可能剥落。

另外，如果第二部件的一侧具有柱体并且柱体的顶端被配合且钎焊至第一部件，则另一个优选实施例可以实施为第一部件具有收纳第二部件的柱体的第二凹部。每个第二凹部的底面均形成具有第一凹部的接合面。此外，接合面的轮廓线以与第二凹部的边缘相距一定距离的方式被间隔开。

在这种构造中，第二部件的各个柱体与相应一个第二凹部的边缘之间形成间隙。因此，尽管钎焊材料应从接合部中溢出，但溢出的钎焊材料停留在间隙中，并且不太可能流动到钎焊材料可能影响产品质量的区域中。

[本发明的实施例的详细描述]

现在参考附图对根据本发明的实施例的钎焊烧结部件的特定实例进行描述。本发明不限于下述示例性实施例。本发明的范围由所附权利要求书限定，并意图涵盖与权利要求书等同的内容和范围内的所有修改。

图1所示的钎焊烧结部件A是通过将具有轴孔的第一部件1和具有多个柱体11的第二部件10彼此钎焊起来而得到的行星齿轮架，多个柱体11从第二部件10的基部的一侧端面延伸出来。第一部件1和第二部件10均为在进行钎焊时或在钎焊之前被烧结的烧结部件。

第一部件1具有第二凹部2(同样见图2至图7)，第二凹部2设置在第一部件1的一侧端面中且沿周向以等节距布置。每个第二凹部2的底面的一部分均形成第一接合面3。第一接合面3的轮廓线4的内侧设置有第一凹部5。第一凹部5中设置有定位凸出部7以及控制熔化的钎焊材料的流动的多个流量控制凸出部6。

第一凹部5具有内周壁5a，内周壁5沿着第一接合面3的轮廓线4(见图4和图5)的内侧且在第一接合面3的轮廓线4的内侧延伸。内周壁5a在第一接合面3中产生高度差。

在附图所示的钎焊烧结部件A中，第一凹部具有0.03mm的深度d(见图8)，内周壁5a具有30°的倾角θ(见图8)，从第一凹部5至第一接合面3的轮廓线4存在0.5mm的距离L1(见图4和图5)，从轮廓线4至每个第二凹部2的边缘存在0.7mm的距离L2(见图4和图5)，流量控制凸出部6均具有0.03mm的高度h(见图8)，并且流量控制凸出部6均具有1.0mm的宽度w(见图4和图5)。定位凸出部7具有截锥形状，并高于流量控制凸出部6。

距离L1和L2均为在与轮廓线4正交的方向上的距离。

定位凸出部7被装配到定位凹部13中(见图7)，定位凹部13设置在各个柱体11的第二接合面12中。

流量控制凸出部6仅是优选元件。定位凸出部7和定位凹部13也根据需要设置，但不是必需的。即使在没有定位凸出部7和定位凹部13的情况下，第一部件1和第二部件10也可以相对于彼此定位。例如，可以通过使各个柱体11的外周的一部分与相应一个第二凹部2的边缘接触来定位第一部件1和第二部件10。

以与第一凹部5相同的数量以及等角节距设置附图所示的钎焊烧结部件的第二部件10的柱体11。作为选择，柱体可以以不规则的角节距布置。虽然附图中所示的柱体11的顶端处的端面具有与第一接合面3相同的形状，但柱体11的顶端处的端面也可以具有与第一接合面3不同的形状。柱体11的顶端处的端面用作第二接合面12。

第二部件10具有设置在各个第二接合面12中的钎焊材料收纳空间14。钎焊材料收纳空间14设置在要与相应第一凹部5相配合的区域中，并收纳钎焊材料切屑15，钎焊材料切屑15分别被置于收纳空间14中(见图6和图7)。

优选的是，钎焊材料收纳空间14均具有包括如图所示的底面的杯体形状，从而可能在钎焊材料熔化之后留在杯体形状中的残留物不排出至外部。

在根据实施例的钎焊烧结部件A(烧结行星齿轮架)的情况下，在第二部件10的第二接合面12面向上的状态下，将第二部件10放置在临时安装件上，并且把钎焊材料切屑15置于各个钎焊材料收纳空间14中。

随后，第一部件1放置在柱体11的顶端，使得第一部件1的第一接合面3与相应第二接合面12相配合。将第一部件1和第二部件10的层叠体翻转，使得第一部件1定位在下方。然后，将层叠体置于用于钎焊的熔炉中。

在如上所述制造的钎焊烧结部件A中，第一接合面3与第二接合面12之间的间隙被供应至该间隙的钎焊材料15a完全填充。当钎焊材料15a固化时，第一部件1和第二部件10彼此被接合起来。

由于第一凹部5起到的作用，如上所述得到的钎焊烧结部件A不发生或基本上不发生钎焊材料从接合部中溢出。

从钎焊烧结部件A的各个第一凹部5的内周壁5a至相应一个第一接合面3的轮廓线4的距离L1优选地被设定为最短为约0.5mm，从而增强防止钎焊材料溢出的效果。如果距离L1为0.5mm以上，则在钎焊期间第二接合面12受到相应第一接合面3更平稳地支撑。

优选的是，如图5所示，流量控制凸出部6与相应一个第一凹部5的内周壁5a间隔开，使得流量控制凸出部6不会阻碍熔化的钎焊材料沿着内周壁5a流动。

流量控制凸出部6可以为如图4和图5所示长形凸出部或如图9所示的分散的点状凸出部。优选地，流量控制凸出部6均具有不会在第一凹部5中形成钎焊材料的任意堆积池(pool)的形状，使得流动的熔化的钎焊材料不会局部聚集。为凸出部之间的熔化的钎焊材料设置作为通路的通道(使得每个凸出部均不会变得太长)也帮助降低产生钎焊材料的任意堆积池的可能性。

在根据实施例的钎焊烧结部件A中，各个第一接合面3中设置有第一凹部5。在第一部件具有柱体的情况下还可以产生防止溢出的效果，其中在柱体的顶端处设置有具有第一凹部5的第一接合面3。

在这种实施例中，具有柱体的部件被认为是第一部件，而不具有柱体的部件被认为是第二部件。在柱体的顶端面向上的情况下具有柱体的部件(在该实施例中为第一部件)定位在下方，而不具有柱体的部件(在该实施例中为第二部件)被放置在柱体的顶端上。在该状态下，进行钎焊。结果，借助于由设置在柱体顶端处的第一接合面3中的第一凹部5起到的作用来防止钎焊材料从接合面中溢出。

在该实施例中，在不具有柱体的第二部件中设置有钎焊材料收纳空间14。根据该实施例的设置在不具有柱体的第二部件中的钎焊材料收纳空间14可以为贯穿孔，而不是杯体形状孔。

本发明的应用范围不限于烧结部件的应用。本发明还可应用于如下部件：例如，通过机加工金属锭而得到的部件、锻造部件以及铸造部件或除了行星齿轮架之外的部件。

本发明还可应用于包括两个以上部件的部件、除了包括彼此被钎焊起来的第一部件和第二部件之外还包括第三部件的部件。

实例

实验性地制造如下烧结行星齿轮架：烧结行星齿轮架每者具有Ф150mm的外径和Ф30mm的内径，并包括第一部件和第二部件的组合，该组合具有四个柱体(桥部)。

实验产品具有两种类型：具有设置在第一部件的接合面中的第一凹部的实验产品(有凹部的产品)；以及不具有第一凹部的实验产品(无凹部的产品)。

第一部件的每个第一凹部的尺寸(即，图8所示的深度d、图4和图5所示的距离L1和L2、设置在第一凹部中且控制图8所示的熔化的钎焊材料流动的凸出部的高度h以及图4和图5中所示的流量控制凸出部的宽度w)被设定为各个实施例的详细描述中所给定的相应值。

利用商购拉伸试验器测量在如上所述得到的两类行星齿轮架中的每一类行星齿轮架的第一部件与第二部件之间的钎焊部分处的接合强度(拉伸强度)。

以下表1总结了对两类产品中的每一类产品计算的三十个样品的接合强度(拉伸强度)的标准偏差σ。表1示出了有凹部的产品的接合强度的变化量非常小。这种小变化量归因于消除了钎焊材料的溢出。

[表1]

接合强度(拉伸强度)的测量

(样品数量：30)

	无凹部的产品	有凹部的产品
			σ	12.22kN	4.40kN

就稳定通过使多个部件彼此被钎焊起来而得到的部件的质量而言，重要的是，这些部件之间的接合部处的接合强度的变化量较小。根据表1中所总结的实验结果，在第一接合面具有第一凹部的情况下的变化量的范围为在没有设置第一凹部的情况下的变化量的范围的约1/3。

在上述实验中，在无凹部的产品中识别出一些钎焊材料从接合部溢出，而在作为有凹部的产品的三十个样品中的任意一个样品中视觉上均没有识别出钎焊材料溢出。

虽然需要进一步而省略检查所有产品的步骤，但高度预期本发明在省略检查所有产品的步骤方面提供有效措施。

附图标记列表

A 钎焊烧结部件

1 第一部件

2 第二凹部

3 第一接合面

4 轮廓线

5 第一凹部

5a 内周壁

5b 底面

6 流量控制凸出部

7 定位凸出部

10 第二部件

11 柱体

12 第二接合面

13 定位凹部

14 钎焊材料收纳空间

15 钎焊材料切屑

15a 接合面之间的间隙中的钎焊材料

d 第一凹部5的深度

L1 从第一凹部5至第一接合面3的轮廓线4的距离

L2 从轮廓线4至第二凹部2的边缘的距离

h 流量控制凸出部6的高度

w 流量控制凸出部6的宽度

Claims (6)

1.一种钎焊烧结部件，其通过将具有第一接合面的第一部件和具有第二接合面的第二部件彼此配合且接合起来而得到，

其中，所述第一接合面与所述第二接合面之间设置有钎焊材料，

所述第一接合面具有第一凹部，所述第一凹部具有内周壁和底面，并且

所述内周壁沿着所述第一接合面的轮廓线的内侧且在所述第一接合面的所述轮廓线的内侧延伸，

所述内周壁具有与所述第一接合面的所述轮廓线类似的形状，

所述第一接合面的所述轮廓线与所述第一凹部的所述内周壁间隔开，所述底面具有流量控制凸出部，所述流量控制凸出部为长形凸出部。

2.根据权利要求1所述的钎焊烧结部件，其中，所述第一凹部具有0.03mm至0.08mm的深度。

3.根据权利要求1或2所述的钎焊烧结部件，其中，所述内周壁沿着所述第一接合面的所述轮廓线延伸，使得距所述轮廓线的不同点的距离变化不大。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的钎焊烧结部件，其中，所述第一部件和所述第二部件均为成形体，并且所述内周壁相对于所述第一接合面具有30°至60°的倾角。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的钎焊烧结部件，其中，所述第一部件和所述第二部件均为烧结部件，所述钎焊烧结部件包括多个柱体，所述柱体从所述第二部件的一侧端面延伸出来，并且每个所述柱体在顶端处具有所述第二接合面，并且所述第一部件和所述第二部件彼此被钎焊起来而形成行星齿轮架。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的钎焊烧结部件，其中，所述第一部件和所述第二部件均为烧结部件，所述钎焊烧结部件包括多个柱体，所述柱体从所述第一部件的一侧端面延伸出来，并且每个所述柱体在顶端处具有所述第一接合面，并且所述第一部件和所述第二部件彼此被钎焊起来而形成行星齿轮架。

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