CN107639229A - 多相粉末模制件及其制造方法 - Google Patents

多相粉末模制件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多相粉末模制件及其制造方法，所述多相粉末模制件可以包括由不同粉末形成的各个粉末加工部件，所述多相粉末模制件通过成型机形成，所述成型机包括：模具；位于模具下方的下方成型组件用以形成待制造的模制件的下方部件；以及位于模具上方的上方成型组件用以形成待制造的模制件的上方部件，其中当将不同粉末中的每一者输入模具中从而形成模制件时，模具上升因此保证每种输入粉末的填充时间。

Description

多相粉末模制件及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年7月20日提交的韩国专利申请第10-2016-0091858号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
技术领域
本发明涉及多相粉末模制件及其制造方法，更具体地涉及多相粉末模制件及其制造方法，其中通过输入具有相应强度的材料的粉末从而形成需要特定强度的部件。
背景技术
通常地，如果使用粉末形成模制件，则为了形成具有高强度的模制件的特定部件或者为了增加模制件的特定部件的摩擦能力，使用利用高频而仅对特定部件进行热处理的方法或者利用高合金粉末来形成整体模制件的方法。
然而，所述热处理方法或使用高合金粉末的方法可能降低可加工性，增加制造成本并且由于热处理而使模制件产品的质量变差。
此外，如果使用不同类型的粉末形成模制件，则可能会出现模制件的密度梯度。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供多相粉末模制件及其制造方法，其中如果使用不同类型的粉末形成产品，则产品不会具有密度梯度并且具有良好的可加工性，降低了制造成本并且由于省略了常规的热处理因此不会发生品质变差。
根据本发明的各个方面，一种多相粉末模制件可以包括由不同粉末形成的各个粉末加工部件，所述多相粉末模制件通过成型机形成，所述成型机包括：模具；位于模具下方的下方成型组件，用以形成待制造的模制件的下方部件；以及位于模具上方的上方成型组件，用以形成待制造的模制件的上方部件，其中，当将不同粉末中的每一者输入模具中从而形成模制件时，模具可以上升从而可以保证每种输入粉末的填充时间。
可以调节各种粉末的填充比例从而将各个粉末加工部件的强度和硬度设定至所需程度。
可以根据各个粉末加工部件之间的界面均匀性的所需程度调节模具的上升速度。
下方成型组件和上方成型组件的上升速度和下降速度可调节。
各种粉末的粉末供应器转移至模具以及与模具分离的速度可调节。
一种多相粉末模制件的制造方法，所述多相粉末模制件通过成型机由第一粉末和第二粉末形成，所述成型机包括：模具；位于模具下方的下方成型组件，用以形成待制造的模制件的下方部件；和位于模具上方的上方成型组件，用以形成待制造的模制件的上方部件，所述制造方法可以包括如下步骤：从位于模具上的第一粉末供应器输入第一粉末从而形成第一粉末加工部件；从位于模具上的第二粉末供应器输入第二粉末从而形成第二粉末加工部件；上方成型组件沿向下方向加压从而形成由第一粉末和第二粉末形成的模制件的上方形状；并且通过使上方成型组件和第二成型组件与模制件分离从而完成模制件的制造。
所述制造方法可以进一步包括如下步骤：在输入第二粉末之后从再次位于模具上的第一粉末供应器再次输入第一粉末从而形成另一个第一粉末加工部件。
当将不同粉末的每一者输入模具从而形成模制件时，模具上升因此保证输入粉末的填充时间。
可以调节各种粉末的填充比例从而将各个粉末加工部件的强度和硬度设定至所需程度。
可以调节模具的上升速度。
可以调节下方成型组件和上方成型组件的上升速度和下降速度。
可以调节各种粉末的粉末供应器转移至模具以及与模具分离的速度。
一种烧结件，所述烧结件由不同类型的粉末形成并且由成型机制造，所述成型机包括：模具；位于模具下方的下方成型组件，用以形成待制造的模制件的下方部件；以及位于模具上方的上方成型组件，用以形成待制造的模制件的上方部件，所述烧结件可以包括：第一粉末加工部件，其通过从位于模具上的第一粉末供应器输入第一粉末而形成；和第二粉末加工部件，其通过从位于模具上的第二粉末供应器输入第二粉末而形成，其中可以通过下方成型组件形成烧结件的下方形状；并且可以通过使上方成型组件沿向下方向加压而形成烧结件的上方形状。
第一粉末加工部件可以由混合物粉末形成；并且第二粉末加工部件可以由合金粉末形成。
用于形成第一粉末加工部件的混合物粉末可以包括Fe-Cu-C混合物粉末；并且用于形成第二粉末加工部件的合金粉末可以包括Fe-Cr-Mo-C合金粉末。
烧结件可以用作车辆的同步器齿毂。
第一粉末加工部件可以在同步器齿毂的中央的芯部区域中形成，并且第二粉末加工部件可以在同步器齿毂的除了芯部区域之外的剩余区域中形成。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为示例性显示根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件的制造方法的图。
图2为显示通过根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件的制造方法形成的多相粉末模制件的构造的图。
图3为根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件的界面的显微图。
图4为显示根据本发明的各个实施方案的制造方法中使用的成型机的模具的操作状态的图。
图5为显示根据本发明的各个实施方案的制造方法制造的用于车辆的同步器齿毂的图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为示例性显示根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件的制造方法的图，并且图2为显示根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件的构造的图。
参考图1至图2，根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件为使用不同类型的粉末形成的烧结件，其中通过输入具有相应强度的材料的粉末形成需要特定强度的部件。
因此，根据输入粉末的材料特征，模制件的特定部件可以具有所需程度的硬度和强度。
出于该目的，如图1示例性所示，本发明的各个实施方案的多相粉末模制件通过成型机制得，所述成型机包括位于模具10下方的下方成型组件20从而形成待制造的模制件的下方部件，并且包括位于模具10上方的上方成型组件30从而形成待制造的模制件的上方部件，下文将依次描述多相粉末模制件的制造方法。
作为成型机的一个示例，可以使用已知的多级冲压设备，所述多级冲压设备冲压具有阶梯部件的产品从而减少模制件的密度梯度，并且可以通过精确控制多级冲压设备而实施根据本发明的制造方法。
粉末A的输入
本发明的各个实施方案的模制件为通过输入不同类型的粉末形成的模制件100，并且模制件100的下方形状通过下方成型组件20形成。
进一步地，将粉末供应器A设置在模具10的模制件成型区域上，然后输入粉末A。使用输入的粉末A形成模制件100的粉末A加工部件110。
在输入粉末A之后，粉末供应器A与模制件成型区域分离。
粉末B的输入
在输入粉末A之后，下方成型模具20连续进行模制件100的下方形状的成型，因此完成模制件100的下方形状的成型。
之后，将粉末供应器B设置在模具10的模制件成型区域上，然后输入粉末B。使用输入的粉末B来形成模制件100的粉末B加工部件120。
在输入粉末B之后，粉末供应器B与模制件成型区域分离。
粉末A的再次输入
将粉末供应器A再次设置在模具10的模制件成型区域上，然后输入粉末A。使用再次输入的粉末A形成模制件100的另一个粉末A加工部件110。
在输入粉末A之后，粉末供应器A与模制件成型区域分离。
加压
设置在模具10的模制件成型区域上方的上方成型组件30沿向下方向加压从而形成由不同种类的粉末(即粉末A和粉末B)形成的模制件100的上方形状。
完成模制件的制造
当通过上方成型组件30并通过加压使模制件100的上方形状成型完成时，上方成型组件30和下方成型组件20与模制件100分离，因此完成模制件100的制造。
因此，通过根据本发明的各个实施方案的上述制造方法，如图2示例性所示，形成模制件100，所述模制件100包括主要部件和两个特定部件，所述主要部件是由粉末B形成的粉末B加工部件120，所述特定部件是由粉末A形成的粉末A加工部件110。
此外，基于碳扩散原理进行不同材料(即粉末A加工部件110和粉末B加工部件120)界面处的结合。碳扩散表示这样的原理：为了除去两种材料之间的密度差，具有较小原子尺寸的碳原子通过填隙原子的扩散从而在不同材料的网格之间移动，因此材料之间的界面从非平衡态转变成平衡态从而在不同材料之间的界面处产生结合力。
可以根据粉末A加工部件110和粉末B加工部件120的所需程度的强度和硬度来调节粉末A与粉末B的填充比例。此外，通过调节粉末A与粉末B的填充比例，各种粉末之间的界面可以确保清晰并且粉末的混合可以达到最小化。
作为根据本发明的各个实施方案的粉末A与粉末B的填充比例的示例，如果粉末A为混合粉末(SMF4040M)并且粉末B为合金粉末(CrM)并且粉末A(SMF4040M)与粉末B(CrM)的填充比例为5.2:5.5，则由粉末A形成的部件与由粉末B形成的部件之间的密度差非常小，即仅为0-0.04，因此可以解决不同粉末之间的密度梯度。
图3为根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件的各个加工部件之间的界面的显微图，其中粉末A加工部件110由Fe-Cu-C混合物粉末形成并且粉末B加工部件120由Fe-Cr-Mo-C合金粉末形成。在此，在烧结的过程中，由于混合物粉末和合金粉末之间的可硬化性的差别而出现结构差别。图3的显微图显示了珠光体和铁素体结构在混合物粉末区域中混合，并且马氏体和贝氏体结构在合金粉末区域中混合。
图4为显示根据本发明的各个实施方案的制造方法中使用的成型机的模具的操作状态的图。如果粉末供应器C设置在模具10的模制件成型区域上然后在根据本发明的各个实施方案的模制件的制造方法的过程中输入粉末，则进行模具10整体上升的分段填充从而保证输入粉末的填充时间，因此可以形成不同类型的粉末之间的均匀界面，并且所述分段填充可以增加模制件的成型密度。
在此，不同类型的粉末之间的界面均匀性可以根据模具10的上升速度而变化。由于界面不均匀性随着模具10的上升速度的增加而增加，因此模具10的上升速度需要最小化。
此外，通过调节下方成型组件20和上方成型组件30的上升速度和下降速度可以使各种粉末的混合达到最小化，并且下方成型组件20和上方成型组件30的上升速度和下降速度设定为0.2-1.8。
此外，各个粉末供应器A和B转移至模制件成型区域以及之后与模制件成型区域分离的速度设定为较高的值。
此外，附图标记21表示下方成型组件20的型芯构件，当模具10上升时所述型芯构件下降。
本发明的各个实施方案的多相粉末模制件可以应用于用作车辆部件的各种烧结件。
亦即，根据本发明的各个实施方案的由不同类型的粉末形成的烧结件通过成型机制得，所述成型机包括模具10，设置在模具10下方的下方成型组件20(从而形成待制造的模制件的下方部件)，以及位于模具10上方的上方成型组件30(从而形成待制造的模制件的上方部件)。
更具体地，参考图2，通过成型机的下方成型组件20形成烧结件的下方形状从而制造根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件。
在此，根据本发明的各个实施方案的烧结件包括由设置在模具10上的粉末供应器A输入粉末A而形成的粉末A加工部件110。
此外，根据本发明的各个实施方案的烧结件包括由设置在模具10上的粉末供应器B输入粉末B形成的粉末B加工部件120。
之后，上方成型组件30沿向下方向加压，因此形成由粉末A加工部件110和粉末B加工部件120形成的烧结件的上方形状。
图5为显示包括上述粉末A加工部件110和粉末B加工部件120的用于车辆的同步器齿毂的图。在此，粉末A加工部件110在同步器齿毂的中央的芯部区域中形成(图5中有点的区域)，并且粉末B加工部件120在同步器齿毂的除了芯部区域之外的剩余区域中形成(图5中没有点的区域)。
如果同步器齿毂(即，根据本发明的各个实施方案的烧结件)使用不同类型的粉末形成，则可以省略常规热处理，因此可以避免由于热处理造成的品质变差。
正如通过上述描述显然的，在根据本发明的各个实施方案的多相粉末模制件及其制造方法中，使用不同类型的粉末形成的产品不具有密度梯度并且具有良好的可加工性，降低制造成本并且由于省略了常规热处理因此不会出现品质变差。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“内”或“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性具体实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (17)

1.一种多相粉末模制件，所述多相粉末模制件包括由不同粉末形成的各自的粉末加工部件并且通过成型机形成，所述成型机包括：模具；位于模具下方的下方成型组件，用以形成待制造的模制件的下方部件；以及位于模具上方的上方成型组件，用以形成待制造的模制件的上方部件，
其中，当将不同粉末中的每一者输入模具从而形成模制件时，所述模具上升因此保证每种输入粉末的填充时间。
2.根据权利要求1所述的多相粉末模制件，其中，调节各种粉末的填充比例从而将各个粉末加工部件的强度和硬度设定至所需程度。
3.根据权利要求1所述的多相粉末模制件，其中，根据各个粉末加工部件之间的界面均匀性的所需程度来调节模具的上升速度。
4.根据权利要求1所述的多相粉末模制件，其中，所述下方成型组件和所述上方成型组件的上升速度和下降速度能够调节。
5.根据权利要求1所述的多相粉末模制件，其中，各个粉末的粉末供应器被转移至模具以及与模具分离的速度能够调节。
6.一种多相粉末模制件的制造方法，所述多相粉末模制件通过成型机而由第一粉末和第二粉末形成，所述成型机包括：模具；位于模具下方的下方成型组件，用以形成待制造的模制件的下方部件；以及位于模具上方的上方成型组件，用以形成待制造的模制件的上方部件，所述制造方法包括如下步骤：
从位于模具上的第一粉末供应器输入第一粉末从而形成第一粉末加工部件；
从位于模具上的第二粉末供应器输入第二粉末从而形成第二粉末加工部件；
上方成型组件沿向下方向加压从而形成由第一粉末和第二粉末形成的模制件的上方形状；以及
通过使上方成型组件和下方成型组件与模制件分离从而完成模制件的制造。
7.根据权利要求6所述的多相粉末模制件的制造方法，进一步包括如下步骤：在输入第二粉末之后从再次位于模具上的第一粉末供应器再次输入第一粉末从而形成另一个第一粉末加工部件。
8.根据权利要求6所述的多相粉末模制件的制造方法，其中，当将不同粉末中的每一者输入至所述模具从而形成模制件时，所述模具上升因此保证输入粉末的填充时间。
9.根据权利要求6所述的多相粉末模制件的制造方法，其中，调节各种粉末的填充比例从而将各个粉末加工部件的强度和硬度设定至所需程度。
10.根据权利要求8所述的多相粉末模制件的制造方法，其中，对模具的上升速度进行调节。
11.根据权利要求6所述的多相粉末模制件的制造方法，其中，对下方成型组件和上方成型组件的上升速度和下降速度进行调节。
12.根据权利要求6所述的多相粉末模制件的制造方法，其中，对各种粉末的粉末供应器转移至模具以及与模具分离的速度进行调节。
13.一种烧结件，所述烧结件由不同类型的粉末形成并且由成型机制造，所述成型机包括：模具；位于模具下方的下方成型组件，用以形成待制造的模制件的下方部件；以及位于模具上方的上方成型组件，用以形成待制造的模制件的上方部件，所述烧结件包括：
第一粉末加工部件，其通过从位于模具上的第一粉末供应器输入第一粉末而形成；和
第二粉末加工部件，其通过从位于模具上的第二粉末供应器输入第二粉末而形成，其中，
通过下方成型组件形成烧结件的下方形状；并且
通过使上方成型组件沿向下方向加压而形成烧结件的上方形状。
14.根据权利要求13所述的烧结件，其中，
第一粉末加工部件由混合物粉末形成；并且
第二粉末加工部件由合金粉末形成。
15.根据权利要求14所述的烧结件，其中，
用于形成第一粉末加工部件的混合物粉末包括Fe-Cu-C混合物粉末；并且
用于形成第二粉末加工部件的合金粉末包括Fe-Cr-Mo-C合金粉末。
16.根据权利要求13所述的烧结件，其中，所述烧结件用作车辆的同步器齿毂。
17.根据权利要求16所述的烧结件，其中，
第一粉末加工部件在同步器齿毂的中央的芯部区域中形成，并且第二粉末加工部件在同步器齿毂的除了芯部区域之外的剩余区域中形成。
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