[发明专利]一种钢-钛异种金属圆柱直齿轮的粉末冶金成形方法

说明书

本发明是一种钢‑钛异种金属圆柱直齿轮坯料的粉末冶金成形方法，该粉末冶金成形方法将钢粉和钛粉混合后置于一个成形筒(4)内，在成形筒(4)外圆周的侧壁上设置磁力器(6)，在成形筒(4)旋转过程中，利用磁力器(6)的磁力使成形筒(4)内的钢粉更靠近成形筒(4)的内表面侧壁，形成成形筒(4)内从外向内的钢粉到钛粉的不同程度地聚集，然后通过加热和加压使成形筒(4)内的金属粉末成型，冷却后得到饼状钢‑钛异种金属圆柱直齿轮坯料，经机加、吹砂、打磨后，获得最终的钢‑钛异种金属圆柱直齿轮构件。该方法不仅能够实现钢‑钛异种金属圆柱直齿轮构件的一次精密成形，而且能够提高材料利用率，提高成形极限。

技术领域

本发明涉及齿轮构件加工制造技术领域，更具体地说，涉及一种钢-钛异种金属圆柱直齿轮的粉末冶金成形方法。

背景技术

齿轮组件是航空发动机、直升机以及其它武器装备机械传动系统中的关键构件，广泛应用于传递精确运动和动力的精密零件，要求高精度、高强度、高耐磨性。但是高性能的齿轮组件必然带来材料性能的升级，目前大部分齿轮组件都是由齿轮钢制备而成，但是齿轮钢具有密度大的缺陷，因此如何在不降低齿轮组件性能的基础上实现齿轮组件减重，是目前的一个研究热点方向。

国内外针对齿轮组件的减重方法主要是把对性能要求低的齿轮齿圆部分采用有色金属或者其它低密度金属替代，方法主要有铸造和3D打印等方法，铸造构件后续还需要经过锻打开坯成形，双金属界面控制难度大，影响构件的双性能特点，而3D打印构件往往性能要差于锻件，而且双金属界面结合要配合扩散焊等工艺，界面控制难度大。

发明内容

本发明针对上述现有技术状况设计提供了一种钢-钛异种金属圆柱直齿轮的粉末冶金成形方法，该不仅能够实现钢-钛异种金属圆柱直齿轮坯料的一次成形，而且能够提高材料利用率，提高成形极限。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明技术方案提出的钢-钛异种金属圆柱直齿轮坯料的粉末冶金成形方法是将钢粉和钛粉混合后置于一个成形筒4内，在成形筒4外圆周的侧壁上设置磁力器6，在成形筒4旋转过程中，利用磁力器6的磁力使成形筒4内的钢粉更靠近成形筒4的内表面侧壁，形成成形筒4内从外向内的钢粉到钛粉的不同程度地聚集，然后通过加热和加压使成形筒4内的金属粉末成型，冷却后得到饼状钢-钛异种金属圆柱直齿轮坯料，经机加、吹砂、打磨后，获得最终的钢-钛异种金属圆柱直齿轮构件。

在实施时，按照钢-钛异种金属圆柱直齿轮的结构称取相应的钢粉和钛粉，装入成形筒4之前在真空环境中混合均匀，混合过程中环境温度为0℃以避免粉末升温氧化。

在实施时，所述成形筒4和磁力器6与成形杆1、钛圆成形环2、钢齿成形环3、加热器5、堵头7组成成型模具，其中：堵头7安装在成形筒4的底部，加热器5和磁力器6均匀分布在成形筒4外圆周的侧壁上，成形杆1、钛圆成形环2、钢齿成形环3安装在成形筒4的前端，钛圆成形环2套装在成形杆1上，钢齿成形环3套装在钛圆成形环2上，成形杆1、钛圆成形环2、钢齿成形环3、成形筒4、堵头7同轴，成形杆1和钛圆成形环2之间、钛圆成形环2和钢齿成形环3之间、钢齿成形环3和成形筒4之间、堵头7和成形筒4之间均为过渡配合，成形杆1、钛圆成形环2、钢齿成形环3和堵头7可以沿着成形筒4的轴线做左、右进给运动，成形筒4可以绕圆周做旋转运动。

进一步，成形杆1、钛圆成形环2、钢齿成形环3、成形筒4和堵头7均由高强钢制备而成。

在实施时，成形筒4在进行钢粉和钛粉的分离时，旋转的转速为50～100rad/s，旋转时间为10～20min。

在实施时，本发明技术方案的所述的具体成形步骤如下：

步骤一、粉末准备

按照钢-钛异种金属圆柱直齿轮的结构属性称取相应的钢粉和钛粉，并在真空环境中混合均匀，混合过程中环境温度为0℃，避免粉末升温氧化，将混合好的粉末混合物放入成形模具中；