CN109622974B - 一种齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，包括以下步骤：(1)成型撑柱，撑柱的底面成型多个焊料盲孔和多个定位凸起；(2)成型齿轮盖板，齿轮盖板的顶面成型多个间隙槽，每个间隙槽内成型定位槽，每个间隙槽的正上方对应一个焊料盲孔；(3)成型焊料球，将焊料球放置于焊料盲孔内；(4)将撑柱通过定位凸起装配于齿轮盖板的定位槽内；(5)设置烧结炉的四个温区，依次为脱蜡区550～715℃，焊接预热区980～1090℃，烧结区1110～1150℃，水冷区15‑30℃；将半成品放入烧结炉内，依次经过四个温区烧结钎焊，然后出烧结炉。本发明的焊料气密性和流动性好，焊接面积大，焊接强度高，零件装配定位快。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺。
背景技术
随着粉末冶金工业的持续发展，许多产品设计包含了由多件产品构造成一个产品的连接技术，这就拓展了粉末冶金技术的应用范围，对不同的复杂零件应用，相较于传统制造工艺，能提供成本上更具竞争力的工艺。行星架是行星齿轮传动装置的主要构件之一，结构复杂且需承载一定载荷。行星架的粉末冶金零件包括需要焊接为一体的撑柱和齿轮盖板，目前行星架生产工艺常见是将撑柱和齿轮盖板的熟胚烧结配合，再增加单独焊接工艺，加工成本较高，且由于粉末冶金产品存在孔隙，焊接质量难以满足强度要求。另外，焊接过程中如果焊料暴露在空气中，容易被氧化而降低焊接强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，对粉末冶金行星架零件同时进行烧结和焊接，焊料气密性和流动性好，焊接强度高。
本发明提供了如下的技术方案：
一种齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，包括以下步骤：
(1)粉末冶金成型撑柱，撑柱的底面成型多个焊料盲孔和多个定位凸起，定位凸起与焊料盲孔一一对应；
(2)粉末冶金成型齿轮盖板，在齿轮盖板的顶面上成型多个间隙槽，在每个间隙槽内分别成型一个与定位凸起匹配的定位槽，并且间隙槽的位置还满足以下条件：当撑柱与齿轮盖板装配后，每个间隙槽的正上方对应有一个焊料盲孔；
(3)将焊料粉末压制成型焊料球，焊料球为铜镍合金，将焊料球放置于焊料盲孔内；
(4)将撑柱通过定位凸起装配于齿轮盖板的定位槽内，撑柱的底面与齿轮盖板的顶面之间的部分区域由间隙槽间隔开；
(5)设置烧结炉的四个温度区域，依次为脱蜡区550～715℃，焊接预热区980～1090℃，烧结区1110～1150℃，水冷区15-30℃；将撑柱和齿轮盖板的装配件放入烧结炉内，依次经过脱蜡区脱蜡、焊接预热区与烧结区进行烧结和焊接、水冷区冷却，然后出烧结炉。
优选的，装配件在焊接预热区内保温5～15分钟，在烧结区保温20～30分钟。
优选的，间隙槽深度为0.1～0.2mm。
优选的，定位槽的宽度由槽口向槽底渐缩。
优选的，定位槽的侧壁与水平面的夹角为40-45°，定位槽的深度0.7-0.8mm。
优选的，焊料球与焊料盲孔的单边间隙为0.6～0.7mm。
本发明的有益效果是：本发明在对粉末冶金零件烧结的同时，对零件进行焊接，提高了零件加工效率；在撑柱底部成型焊料盲孔，烧结胚装配好后，焊料盲孔与齿轮盖板顶面的间隙槽连通，融化后的部分焊料留在间隙槽内，部分焊料经过间隙槽流入定位槽内，利用定位槽、间隙槽的面积将撑柱与齿轮盖板紧密焊接，焊接面积大，使焊料封堵了粉末冶金产品焊接区域部分的孔洞，焊接强度高，焊料流动性好，焊接牢固可靠；焊接盲孔与间隙槽的结构，密封了焊料，避免了焊料球在脱蜡区内被氧化，提高了焊接气密性；定位槽和定位凸起的结构，在提高焊接强度的同时，还方便快速装配撑柱和齿轮盖板。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的撑柱结构示意图；
图2是本发明的齿轮盖板结构示意图；
图3是本发明的撑柱与齿轮盖板配合结构示意图。
图中标记为：1.撑柱；2.焊料盲孔；3.定位凸起；4.齿轮盖板；5.间隙槽；6.定位槽；7.焊料球。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，包括以下步骤：
(1)粉末冶金成型撑柱1，撑柱1的底面成型三个焊料盲孔2和三个定位凸起3，定位凸起3与焊料盲孔2一一对应，三个定位凸起3均匀地分布于撑柱底面上的同一圆周内，三个焊料盲孔2也均匀地分布于撑柱底面上的同一圆周内；焊料盲孔2用于放置焊料球7，定位凸起3用于与齿轮盖板装配定位以及增加焊接强度；
(2)粉末冶金成型齿轮盖板4，在齿轮盖板4的顶面上成型多个间隙槽5，在每个间隙槽5内分别成型一个与定位凸起3匹配的定位槽6，并且间隙槽5的位置还满足以下条件：当撑柱1与齿轮盖板4装配好后，每个间隙槽5的正上方对应有一个焊料盲孔2，使焊料盲孔2内的焊料球能够流入间隙槽内，焊料盲孔2与间隙槽5是密封的；
(3)将焊料粉末压制成型焊料球7，焊料球为铜镍合金，将焊料球7放置于焊料盲孔2内；
(4)将撑柱1通过定位凸起3装配于齿轮盖板4的定位槽6内，撑柱1的底面与齿轮盖板4的顶面之间的部分区域由间隙槽5间隔开，该部分区域是指间隙槽5正上方对应的区域；
(5)设置烧结炉的四个温度区域，依次为脱蜡区550～715℃，焊接预热区980～1090℃，烧结区1110～1150℃，水冷区15～30℃；将撑柱和齿轮盖板的装配件放入烧结炉内，依次经过脱蜡区脱蜡、焊接预热区与烧结区进行烧结和钎焊、水冷区冷却，然后出烧结炉。预热脱蜡时，装配件的550℃润滑剂开始蒸发并排出，在脱蜡区内装配件逐渐升温，进入焊接预热区；装配件在焊接预热区内保温5～15分钟，达到1083℃时，焊料中的铜开始熔化并渗入间隙槽和定位槽内进行覆盖，提高焊接处强度，并封堵粉末冶金产品焊接区域部分孔洞，当温度到达1120℃时，焊接过程完成，粉末冶金零件内铜扩散结束，产品孔隙减少，强度增加，由于焊接过程中焊料球始终在间隙槽与焊料盲孔之间的密封空间内，不易被氧化，焊接强度好，焊接质量稳定；然后烧结成品进入水冷区冷却20～30分钟。
间隙槽5深度为0.1～0.2mm，可以保证熔融的焊料在间隙槽内5流动，同时不会因为间隙槽过深，间隙槽内空气较多而影响焊料的密封性。
定位槽6的宽度由槽口向槽底渐缩，定位槽6具有倾斜的侧壁，便于提高焊料的流动性，焊料可由定位槽的斜侧壁快速流入定位槽内，填充定位凸起与定位槽之间的缝隙。
定位槽6的侧壁与水平面的夹角为40-45°，定位槽6的深度0.7-0.8mm，可更好地提高焊料的流动性。
焊料球7与焊料盲孔2的单边间隙为0.6～0.7mm，保证焊料球7可以在焊料盲孔2内有一定移动空间。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)粉末冶金成型撑柱，所述撑柱的底面成型多个焊料盲孔和多个定位凸起，所述定位凸起与所述焊料盲孔一一对应；
(2)粉末冶金成型齿轮盖板，在所述齿轮盖板的顶面上成型多个间隙槽，在每个间隙槽内分别成型一个与所述定位凸起匹配的定位槽，并且所述间隙槽的位置还满足以下条件：当所述撑柱与所述齿轮盖板装配后，每个所述间隙槽的正上方对应有一个所述焊料盲孔；
(3)将焊料粉末压制成型焊料球，所述焊料球的材质为铜镍合金，将所述焊料球放置于所述焊料盲孔内；
(4)将所述撑柱通过所述定位凸起装配于所述齿轮盖板的定位槽内，所述撑柱的底面与所述齿轮盖板的顶面之间的部分区域由所述间隙槽间隔开；
(5)设置烧结炉的四个温度区域，依次为脱蜡区550～715℃，焊接预热区980～1090℃，烧结区1110～1150℃，水冷区15-30℃；将撑柱和齿轮盖板的装配件放入烧结炉内，依次经过脱蜡区脱蜡、焊接预热区与烧结区进行烧结和钎焊、水冷区冷却，然后出烧结炉；其中，在焊接过程中，融化后的部分焊料留在间隙槽内，部分焊料经过间隙槽流入定位槽内。
2.根据权利要求1所述的齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，其特征在于，装配件在焊接预热区内保温5～15分钟，在烧结区保温20～30分钟。
3.根据权利要求2所述的齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，其特征在于，所述间隙槽深度为0.1～0.2mm。
4.根据权利要求3所述的齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，其特征在于，所述定位槽的宽度由槽口向槽底渐缩。
5.根据权利要求4所述的齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，其特征在于，所述定位槽的侧壁与水平面的夹角为40-45°，所述定位槽的深度为0.7-0.8mm。
6.根据权利要求1所述的齿轮行星架的粉末冶金零件烧结焊接工艺，其特征在于，所述焊料球与所述焊料盲孔的单边间隙为0.6～0.7mm。
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