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1、10申请公布号CN104174848A43申请公布日20141203CN104174848A21申请号201310199741222申请日20130524B22F3/14200601B22F5/0020060171申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号72发明人徐磊雷家峰刘羽寅杨锐74专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人许宗富周秀梅54发明名称一种钛合金汽车连轴杆的粉末热等静压成型方法57摘要本发明公开了一种钛合金汽车连轴杆粉末热等静压成型方法,属于汽车粉末冶金零件制备技术领域。该方法是将钛合金球形粉装入连轴杆模具中,将连轴杆模具封焊后对其。
2、进行等静压处理,然后去除连轴杆模具获得钛合金汽车连轴杆;其中所述连轴杆模具包括异形包套,所述异形包套由上包套和下包套组成,上包套和下包套之间形成的空腔为所述钛合金汽车连轴杆的形状。采用该方法在热等静压过程中材料的致密化和烧结同时实现,达到良好的冶金结合,并通过添加相应的补缩机构,实现高性能无缺陷、高精度、低成本等要求。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104174848ACN104174848A1/1页21一种钛合金汽车连轴杆粉末热等静压成型方法,其特征在于该方法是将钛合金球形粉装入连。
3、轴杆模具中,将连轴杆模具封焊后对其进行等静压处理,然后去除连轴杆模具获得钛合金汽车连轴杆;其中所述连轴杆模具包括异形包套,所述异形包套由上包套和下包套组成,上包套和下包套之间形成的空腔为所述钛合金汽车连轴杆的形状,所述连轴杆模具还设有补缩冒口和除气管。2根据权利要求1所述的粉末热等静压成型方法,其特征在于该方法具体包括如下步骤(1)原料粉选择选择粒径为5250M的钛合金球形粉;(2)装粉及封装在振动条件下将钛合金球形粉装入连轴杆模具中,振实密度为6670;装满后经真空加热除气后进行封焊,封焊后模具内真空度小于5102PA;(3)热等静压处理将封焊好的连轴杆模具进行热等静压处理,其中处理温度为8。
4、501000,压力为90150MPA,保温时间为054H;(4)连轴杆毛坯及加工经步骤(3)热等静压处理后,粗车去除异形包套,得到连轴杆毛坯件,然后采用强酸对连轴杆毛坯件进行化学洗加工,得到需要尺寸的钛合金汽车连轴杆产品。3根据权利要求2所述的粉末热等静压成型方法,其特征在于步骤(2)中,封焊连轴杆模具时采用氩弧焊、电焊或气焊方式。4根据权利要求1所述的粉末热等静压成型方法,其特征在于所述补缩冒口设于异形包套内,补缩冒口内填充粉末的重量为连轴杆零件本身重量的520。5根据权利要求1所述的粉末热等静压成型方法,其特征在于所述异形包套壁厚为38MM。6根据权利要求1所述的粉末热等静压成型方法,其特。
5、征在于所述连轴杆模具采用碳钢或不锈钢制成。权利要求书CN104174848A1/4页3一种钛合金汽车连轴杆的粉末热等静压成型方法技术领域0001本发明涉及汽车粉末冶金零件制备技术领域,具体涉及一种钛合金汽车连轴杆的粉末热等静压成型方法。背景技术0002用锻造法生产钛合金,其性能优良,但工艺复杂、成材率低、产品成本高且难以获得形状复杂的产品;铸造法虽可获得结构复杂的构件,成本较低,但铸造过程中的铸造缺陷导致产品的性能不高,阻碍了钛合金更为广泛的应用。因此需要寻求流程简单且成本较低的制备工艺,以期达到汽车等民用行业所能接受的材料性能及成本水平。粉末冶金是一种由粉末直接成形,生产复杂形状零件的近净成。
6、形技术,具有工艺流程短、材料利用率高、组织细小均匀、成分可控等优点,是制备高性能、低成本钛合金的理想工艺。粉末冶金PM技术是一种生产近成形零部件的高产量、低成本方法,这种方法基本上不需要进一步加工或精整,可以很好地控制尺寸,且零部件的稳定性极好,而且均匀性和机械性能可以完全得到保证。世界粉末冶金零件的最大市场是汽车工业,汽车工业用粉末冶金零件一直是粉末冶金行业和汽车业所关心的。PM冶金汽车零件之所以起着重要的作用,主要是因为它不仅可以极大地降低成本,而且可直接制备其它方法不能生产的复杂形状零件;另外,也与它在汽车中所处的部位有关。目前汽车粉末冶金零件大部分处于汽车的关键部位,例如日本汽车粉末冶。
7、金零件73用于发动机和变速箱,其中连杆、阀座、阀、带轮、同步器齿毂、同步环等都是复杂且要求高的关键零件。钛进入汽车制造业,使之成为继航空航天工业后又一个大的应用领域。汽车用钛粉末冶金零件是一个很有前景的领域,但目前受成本等因素的制约,应用推广进展缓慢。采用先进的粉末冶金技术制备钛粉末冶金零件,不仅可以极大地降低成本,而且有助于钛及其合金在汽车工业中的推广。发明内容0003本发明的目的在于提供一种钛合金汽车连轴杆粉末热等静压成型方法,采用该方法在热等静压过程中材料的致密化和烧结同时实现,达到良好的冶金结合,并通过添加相应的补缩机构,实现高性能无缺陷、高精度、低成本等要求。0004本发明的技术方案。
8、是0005一种钛合金汽车连轴杆粉末热等静压成型方法,该方法是将钛合金球形粉装入连轴杆模具中,将连轴杆模具封焊后对其进行等静压处理,然后去除连轴杆模具获得钛合金汽车连轴杆;其中所述连轴杆模具包括异形包套,所述异形包套由上包套和下包套组成,上包套和下包套之间形成的空腔为所述钛合金汽车连轴杆的形状,所述连轴杆模具还设有补缩冒口和除气管;所述补缩冒口设于异形包套内,补缩冒口内填充粉末的重量为零件本身重量的520;所述异形包套壁厚为38MM各处壁厚相等。0006该方法具体包括如下步骤0007(1)原料粉选择选择粒径为5250M的钛合金球形粉;说明书CN104174848A2/4页40008(2)装粉及封。
9、装在振动条件下将钛合金球形粉装入连轴杆模具中,振实密度为6670;装满后经真空加热除气后进行封焊,封焊后模具内真空度小于5102PA;0009(3)热等静压处理将封焊好的连轴杆模具进行热等静压处理,其中处理温度为8501000,压力为90150MPA,保温时间为054H;0010(4)连轴杆毛坯及加工经步骤(3)热等静压处理后,粗车去除异形包套,得到连轴杆毛坯件,然后采用强酸对连轴杆毛坯件进行化学洗加工,得到需要尺寸的钛合金汽车连轴杆产品。0011上述步骤(2)中,封焊连轴杆模具时可采用氩弧焊、电焊或气焊方式。0012所述连轴杆模具采用碳钢或不锈钢制成。0013本发明有益效果如下00141、由。
10、于粉末冶金装填粉末的振实密度仅能达到理论密度的6670,其它超过30的空间皆为孔隙,这些孔隙在随后的热等静压过程中能够完全消除;因此本发明在热等静压过程中材料的致密化和烧结同时实现,达到良好的冶金结合。00152、本发明所述的连轴杆模具对上下包套、粉末收缩补偿机构进行了合理设计及装配,从而实现了异形复杂汽车连轴杆件的近净成形,尺寸控制良好,实现了产品的低成本制造。由于粉末包套体内部存在30的空隙,热等静压结束后粉末包套体的体积收缩大概为30左右。这样的体积收缩势必会带来工件的收缩变形,因此本发明根据工件特点添加相应的补缩机构,补缩机构设计和添加制造原则为1变形程度不能大于零件本身;2补缩机构填。
11、充粉末的重量应该在零件本身重量的520。00163、本发明与传统的几种制造方法不同,可以同时实现高性能无缺陷、高精度、低成本等要求,在制造用于关键件、重要件的钛合金领域里有明显的优势;粉末钛合金热等静压成型件内部缺陷控制非常好、材料性能优异,超过相应牌号的变形合金指标。附图说明0017图1为本发明所述连轴杆模具结构示意图;图中A为结构示意图;B为立体模型照片图。0018图2为图1中上包套与下包套相接处的剖视图。0019图3为本发明热等静压成型后粗车加工的连轴杆毛坯件。0020图中1上包套;2下包套;3除气管;4空腔;5补缩冒口。具体实施方式0021下面结合附图及实施例详述本发明。0022如图1。
12、2所示,本发明热等静压成型方法中所用连轴杆模具包括异形包套,所述异形包套由上包套1和下包套2组成,上包套1和下包套2之间形成用于填充钛合金球形粉的空腔3,空腔3的形状为所要制备的钛合金汽车连轴杆的形状。所述补缩冒口5设于异形包套内,在异形包套上还设有除气管3,异形包套各处壁厚相等,其厚度规格为38MM。粉末填充时,补缩冒口5内填充粉末的重量为零件本身重量的520。0023以下分别以TC4和TA12为原料,采用如图12所示的连轴杆模具(异形包套模具)制造钛合金汽车连轴杆。粉末钛合金材料TC4和TA12的室温典型性能见表1所示。说明书CN104174848A3/4页50024表1粉末冶金钛合金典型。
13、性能00250026实施例10027制造一种TC4粉末冶金汽车连轴杆,采用如图1所示的异形包套模具,具体制造步骤如下00281原料粉选择选用50250M粒径范围内混合粒度的TC4钛合金球形粉,其中平均粒径为100M左右。00292粉末填充及封装脱气在振动条件下将钛合金粉装入由上包套和内包套形成的空腔中,装填钛合金粉,补缩冒口内填充粉末的重量为连轴杆零件本身重量的15,装满后,通过除气管除气,在真空条件下采用电焊封焊上除气管,模具内真空度小于5102PA。00303热等静压将上述封装好的钛合金合金粉的连轴杆包套模具进行热等静压处理,TC4钛合金粉热等静压参数温度在850,压力在140MPA,保温。
14、时间在4H。热等静压过程使钛合金粉末致密化,粉末钛合金材料实现全致密,性能达到不低于锻件的水平,缺陷控制良好,组织均匀,尺寸稳定性好。00314连轴杆件毛坯及加工利用机械加工方法去除大部分上下包套,如图2所示;利用4060浓度的硫酸对钛合金连轴杆表面残留的包套材料进行腐蚀,由于连轴杆是由具有抗腐蚀性能的钛合金材料制成,因此其不受强酸的影响。0032实施例20033制造一种TA12粉末冶金汽车连轴杆,采用如图1所示的异形包套模具,具体制造步骤如下00341原料粉选择选用60250M粒径范围内混合粒度的TA12钛合金球形粉,其中平均粒径为130M左右。00352粉末填充及封装脱气在振动条件下将钛合。
15、金粉装入由上包套和内包套形成的空腔中,装填钛合金粉,补缩冒口内填充粉末的重量为连轴杆零件本身重量的10,装满后,通过除气管除气,在真空条件下采用电焊封焊上除气管真空度优于5102PA。00363热等静压将上述封装好的钛合金合金粉的连轴杆包套模具进行热等静压处理,TC4钛合金粉热等静压参数温度在930OC,压力在90MPA,保温时间在2H。热等静压过说明书CN104174848A4/4页6程使钛合金粉末致密化,粉末钛合金材料实现全致密,性能达到不低于锻件的水平,缺陷控制良好,组织均匀,尺寸稳定性好。00374连轴杆件毛坯及加工利用机械加工方法去除大部分上下包套,如图2所示;利用3050浓度的硝酸对钛合金连轴杆表面残留的进行包套材料进行腐蚀,由于连轴杆是由具有抗腐蚀性能的钛合金材料制成,因此其不受强酸的影响。说明书CN104174848A1/2页7图1图2说明书附图CN104174848A2/2页8图3说明书附图CN104174848A。