粉末冶金零件在变速器领域的应用

欧选民，赵诗鑫

（1.同济大学，上海 201804；2.重庆青山公司，重庆 402761）

汽车变速器的王字槽为异形件结构，王字槽的端部设有与换档止动销配合的圆弧槽。现有技术的轿车变速器王字槽的材料一般为合金钢、合金铸铁，经过加工、热处理而制成，然而在实际实用中存在零件加工量大，材料浪费多等的缺陷，此外，材料成本每年上涨，生产效率低下；随着粉末冶金工艺逐步成熟稳定，材料替换合金钢成为了可能。然而现有技术中并未出现粉末冶金王字槽，因而现有技术中如何提供一种能够完全满足王字槽功能性能要求的粉末冶金王字槽为急待解决的技术问题。

1 粉末冶金王字槽结构介绍

参考附图，以下将对本方案的具体实施例进行详细地描述。如在图1-3 中所示出的，本方案提供了一种汽车变速器王字槽，其包括王字槽主体1 和王字槽板2，该王字槽主体和王字槽板为分体式结构，即，该两个部件为单独成型结构。具体地，该王字槽主体顶面的其中两个相对侧面上设置有凸出的限位板3，两个限位板相对的内侧均向内凹设有凹槽4，该王字槽板2 底部两侧设置有向外凸出的边缘5，该边缘5 与限位板3 上的凹槽4 相配合。王字槽主体1 与王字槽板2 通过烧结而连接为一体。王字槽主体和王字槽板上的销孔（如在图2 所示出的）位置为现有技术中已知的结构，故在此不再赘述。本方案通过限位板和边缘的设置可以将王字槽主体和王字槽板稳定地装配在一起，然后再通过高温烧结工艺从而将王字槽主体与王字槽板紧密地连接在一起。此外，本方案通过将分体式结构的王字槽主体和王字槽板，从而确保了在烧结过程中王字槽主体与王字槽板结合的紧密型，确保压制密度均匀。为了能够进一步解决现有技术的由合金钢和合金铸铁所制成的轿车变速器王字槽的缺陷，本方案的王字槽主体和王字槽板均采用粉末冶金材料（SMF5040）。采用粉末冶金工艺制备汽车变速器王字槽具有材料利用率高、大大提高生产效率、大大降低成本等优点。此外，粉末冶金相比钢件密度低，对变速器的轻量化有明显贡献，同时粉末冶金出色的吸震效果可以有效地减少限位销和王字槽撞击的分贝值，对变速器NVH 性能有一定的提升。如在图3 中所示出的，为了进一步确保王字槽主体与王字槽板结合时位置的稳定性且不易发生位移，王字槽主体1 的顶面且于两个限位板3 之间凹设有至少一条第一滑道6，王字槽板2 的底面凸设有与第一滑道相配合的第一凸条7，优选地，该第一滑道6 的其中一个端口优选为封闭式的，该封闭式端口的顶面王字槽主体的顶面处于同一水平面上以确保王字槽插入时位置的准确性同时确保了王字槽主体与王字槽本充分接触。在替代实施例中，如在图4 中所示的，王字槽主体的顶面且于两个限位板之间凸设有至少一条第二凸条8，王字槽板的底面凹设有与第二凸条相配合的第二滑道9，第二滑道9 的一个端口为封闭式。为了确保本方案的王字槽板和王字槽板成型的准确性和方便性，该 王字槽主体和王字槽板均通过磨具冲压成型，王字槽主体压制出来后仅需进行钻孔操作，大大提高了生产效率。

图1

图2

图3

图4

2 粉末冶金王字槽生产方法介绍

本方案还提供了一种以上所述的汽车变速器王字槽的生产方法，其包括以下步骤：

（1）按重量百分比配料并混合，制取粉末混合料：该王字槽主体1 的材料为碳含量0.2-1%，铜含量1-5%，余量为纯铁粉，所述王字槽板的材料为碳含量＜0.8%，铜含量0.5-3%，镍含量2-8%，余量为纯铁粉，混料搅拌40-50 分钟，得到粉末冶金混合料。

（2）压制成型王字槽主体和王字槽板坯件：将粉末冶金混合料放入对应的王字槽主体1 和王字槽板2 的模具模腔内，采用上、下冲模同时从上、下方向对模腔内的粉末冶金混合料进行冲压，以确保压制的密度。

（3）对压制成型且已装配好的粉末冶金王字槽主体和王字槽板进行高温烧结，该高温烧结的温度为800～1500 ℃，高温烧结40～80 min，然后随炉冷却，当烧结温度为800 ℃时则需要烧结60 min，当温度为1500 ℃时则需要烧结80 min，在具体实施例中优选地为1100 ℃且烧结60 min，从而避免烧结温度过高和烧结时间过长的缺陷。

（4）对经过上述第三步而烧结在一起的王字槽主体和王字槽板进行钻孔处理。

（5）热处理：渗碳淬火；去毛刺后烘干，以保证清洁度≤0.06 mg。

（6）检测：拉伸强度≥400 MPa，密度要求≥6.8 g/cm3，硬度≥80 HRA。王字槽主体1 设有孔和换档杆通过销子配合，保证工作时和换挡杆一起旋转。其优点是：王字槽主体1 压制出来后仅需钻孔，其余尺寸模具保证一次成型。

3 结 语

王字槽板2 内槽设计为圆弧，保证槽深各部位一致密度均匀。在进行换档操作的过程中，王字槽板2 可以通过选换档轴的带动使其上的导向凸起通过导向销的导向功能切换到合适的档位。其优点是：王字槽板2 压制出来后仅需钻孔，其余尺寸模具保证一次成型。