CN220850650U - 一种铜蜗轮的接合结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铜蜗轮的接合结构，属于焊接领域。包括采用黑色金属材料制成的轮芯部件，过盈配合套装在所述轮芯部件外周面上、采用有色金属材料制成、且难以直接焊接到轮芯部件上的轮缘部件，沿着所述轮芯部件和轮缘部件连接面两侧设置的两道环形焊接槽，以及填充并焊接在所述焊接槽内的搭接部件。本实用新型采用在轮芯部件和轮缘部件之间设置焊接槽，填充具有高兼容性的焊材，用焊材将二者有机连接，确保强度等性能。而且所述轮芯部件和轮缘部件之间的过盈配合可传递扭矩，整体承载能力更强。
Description
技术领域
本实用新型属于焊接领域，尤其是一种铜蜗轮的接合结构。
背景技术
双金属复合材料是以钢为基础，表面复合非铁金属及合金，它不仅增加了非铁金属及合金的强度，而且节约了大量的铜材等非铁金属，降低了生产成本。钢基铜合金蜗轮正是在这种趋势下发展起来。
参阅附图1，现有的钢基铜合金蜗轮多采用铜包铁结构整体铸造，传统的“铜包铁”结构，不仅导致蜗轮整体的强度低，易磨损，使用寿命周期短，而且由于轮缘是砂型浇注的，致密度低，机械性能差，且易出现气孔、夹砂、砂眼等铸造缺陷，成品率低。
实用新型内容
为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种铜蜗轮的接合结构，以解决背景技术所涉及的问题。
本实用新型提供一种铜蜗轮的接合结构，包括：
采用黑色金属材料制成的轮芯部件，过盈配合套装在所述轮芯部件外周面上、采用有色金属材料制成、且难以直接焊接到轮芯部件上的轮缘部件，沿着所述轮芯部件和轮缘部件连接面两侧设置的两道环形焊接槽，以及填充并焊接在所述焊接槽内的搭接部件。
优选地或可选地，所述焊接槽的截面形状为“V”形的剖口。
优选地或可选地，所述剖口的深度4mm；所述剖口的角度为10°。
优选地或可选地，所述焊接槽还包括设置在所述剖口外部的凹槽。
优选地或可选地，所述黑色金属材料与所述有色金属材料之间的熔点差为500～700℃。
优选地或可选地，所述有色金属材料为ZCuSn12Ni2；
所述黑色金属材料为QT500-7。
优选地或可选地，所述搭接部件采用高镍材料焊接得到；所述高镍材料的牌号为CMC-M61N，规格1.2mm。
优选地或可选地，所述轮缘部件与所述轮芯部件之间采用H7/s6过盈配合。
优选地或可选地，所述轮缘部件与所述轮芯部件之间连接面可以为圆柱形。
优选地或可选地，所述轮缘部件的齿根圆df/2-轮芯部件直径D/2≈2×轮缘部件的齿根圆的模数mn。
本实用新型涉及一种铜蜗轮的接合结构，相较于现有技术，具有如下有益效果：本实用新型采用在轮芯部件和轮缘部件之间设置焊接槽，填充具有高兼容性的焊材，用焊材将二者有机连接，确保强度等性能。而且所述轮芯部件和轮缘部件之间的过盈配合可传递扭矩，整体承载能力更强。
附图说明
图1是现有技术中“铜包铁”的结构示意图。
图2是本实用新型中铜蜗轮的结构示意图。
图3是本实用新型中焊缝槽的局部放大图。
附图标记为：10、轮芯部件；20、轮缘部件；30、焊接槽；40、搭接部件；31、剖口；32、凹槽；50、连接面。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
参阅附图2至3，一种铜蜗轮的接合结构，包括：轮芯部件10、轮缘部件20和搭接部件40。
其中，所述轮芯部件10采用黑色金属材料制成，所述黑色金属材料为QT500-7，并通过热处理正火，提高轮芯部件10的强度、增加硬度和耐磨性。轮缘部件20采用有色金属材料制成，所述有色金属材料为ZCuSn12Ni2，具有更好的减摩性、耐磨性，韧性，机械性能高，不易产生咬死现象，有较好的铸造性能和切削加工性能；所述轮缘部件20套装在所述轮芯部件10外周面，所述轮缘部件20与所述轮芯部件10连接面50为圆柱形，采用H7/s6过盈配合，过盈配合可传递扭矩，整体承载能力更强。因为所述黑色金属材料与所述有色金属材料之间的熔点差为500～700℃。具体地，所述ZCuSn12Ni2和QT500-7两种材料之间的熔点差为600℃左右，而且ZCuSn12Ni2和QT500-7两种材料熔点、热传导性不一样，因此轮缘部件20难以直接焊接到轮芯部件10上的轮缘部件20。为了更好的焊接，沿着所述轮芯部件10和轮缘部件20连接面50两侧设置有两道环形焊接槽30，所述焊接槽30的截面形状为“V”形的剖口31，常规的激光焊(浅表焊)不需要开剖口31，本实施例开剖口31，用于填焊丝，剖口31深度4mm，(过深剖口31加工难，焊丝用量大，成本高，但是牢度好，过浅不够牢)，所述剖口31角度为10°，剖口31角度过大导致焊丝增多，增加成本；剖口31角度过小的话不利于焊接；激光溶化3mm，加起来一共7mm。搭接部位为采用高镍材料焊丝材料，所述高镍材料焊丝材料的牌号为CMC-M61N，规格1.2mm。此种材料具有更高的兼容性，可保证ZCuSn12Ni2和QT500-7两种材料更好地焊接融合。另外，所述焊接槽30还包括设置在所述剖口31外部的凹槽32。考虑到焊接变形等因素，端面会重新加工，此凹槽32可避开加工到焊缝的作用。
其中，所述轮缘部件20的齿根圆df/2-轮芯部件10直径D/2≈2×轮缘部件20的齿根圆的模数mn。焊缝直径D也就是轮芯部件10的直径过大，焊缝影响区增大将会影响齿根强度；反之，焊缝直径D也就是轮芯部件10的直径太小，铜合金材料较多，材料较贵，成本增加较多。
为了方便理解铜蜗轮的接合结构的技术方案，对其焊接过程做出简要说明：采用离心浇铸工艺、ZCuSn12Ni2材料铸造轮缘部件20，采用正火处理QT500-7材料铸造的轮芯部件10；打磨制作剖口31和凹槽32，并将轮缘部件20采用H7/s6过盈配合套装在所述轮芯部件10上，形成焊缝槽，且焊缝有效深度不低于5mm；3、焊前预热160℃，焊后保温100～120℃，约20min；焊接采用激光焊接，10000w(48％即可)+送丝+气保护；其中，送丝材料为高镍材料，牌号CMC-M61N，规格1.2mm；气保护用气体为He，吹入方式旁轴侧吹；焊接完成后精加工，制齿。
本实施例中的蜗轮中的轮缘部件20和轮芯部件10采用“过盈配合+激光焊接”方式连接，通过焊材将二者有机连接，确保强度等性能，而且所述轮芯部件10和轮缘部件20之间的过盈配合可传递扭矩，整体承载能力更强。蜗轮整体的强度高，不易磨损，使用寿命周期更长，成品率更高。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (10)
1.一种铜蜗轮的接合结构，其特征在于，包括：采用黑色金属材料制成的轮芯部件(10)，过盈配合套装在所述轮芯部件(10)外周面上、采用有色金属材料制成、且难以直接焊接到轮芯部件(10)上的轮缘部件(20)，沿着所述轮芯部件(10)和轮缘部件(20)连接面(50)两侧设置的两道环形焊接槽(30)，以及填充并焊接在所述焊接槽(30)内的搭接部件(40)。
2.根据权利要求1所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述焊接槽(30)的截面形状为“V”形的剖口(31)。
3.根据权利要求2所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述剖口(31)的深度4mm；所述剖口(31)的角度为10°。
4.根据权利要求2所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述焊接槽(30)还包括设置在所述剖口(31)外部的凹槽(32)。
5.根据权利要求1所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述黑色金属材料与所述有色金属材料之间的熔点差为500～700℃。
6.根据权利要求1所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述有色金属材料为ZCuSn12Ni2；
所述黑色金属材料为QT500-7。
7.根据权利要求1所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述搭接部件(40)采用高镍材料焊接得到；所述高镍材料的牌号为CMC-M61N，规格1.2mm。
8.根据权利要求1所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述轮缘部件(20)与所述轮芯部件(10)之间采用H7/s6过盈配合。
9.根据权利要求1所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述轮缘部件(20)与所述轮芯部件(10)之间连接面(50)可以为圆柱形。
10.根据权利要求1所述的铜蜗轮的接合结构，其特征在于，所述轮缘部件(20)的齿根圆df/2-轮芯部件(10)直径D/2≈2×轮缘部件(20)的齿根圆的模数mn。
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