一种超高导热粉末冶金同步器锥环及其制造方法

技术领域

本发明涉及车辆变速器中的同步器，具体地说，涉及一种超高导热粉末冶金同步器锥环，本发明同时还涉及该同步器锥环的制造方法。

背景技术

同步器，是使车辆在换挡中相互接合的齿轮实现同步的装置。在换挡过程中，应当使一对准备啮合齿轮接合齿圈的圆周速度达到相等 （即同步），才能顺利挂挡。否则，两齿轮齿圈间会发出冲击和噪音，影响齿轮的寿命。为了便于换挡，汽车变速器在常用的各挡间都装有同步器，使相啮合的一对齿轮先同步，而后啮合。

同步器锥环是同步器的摩擦传动元件，其与相配合的齿轮的锥面产生摩擦力矩，使主、被动件的相对转速趋近于零，以在瞬间完成同步，从而使主、被动齿轮无冲击且无声地实现换挡。通常，锥环的配合锥面的摩擦力矩越大，则完成同步所需的时间越短，同步性能越稳定。同步器锥环一般采用特种金属材料、特种铸造方法、特种精锻工艺加工而成，并对关键工序及特殊工序进行监控，使产品具有高强度（HRB85-100）、高耐磨（台架试验22万次不失效）、高韧性（高拉强度600MPa，屈服强度210MPa）等特点。而高耐磨性是其作为摩擦传动元件需满足的最重要的性能。然而，现有同步器锥环在换挡过程中，锥面摩擦会瞬间产生大量的热量，该热量无法即时、均匀地传出，使锥环耐磨性能降低，影响了锥环的使用效能及使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有同步器锥环无法即时、均匀的传出锥面摩擦瞬间产生的大量热量，导致锥环使用效能低、使用寿命短的缺陷，提供一种超高导热粉末冶金同步器锥环。

本发明的另一目的是提供上述超高导热粉末冶金同步器锥环的制造方法。

为实现其目的，本发明采用以下技术方案：

一种超高导热粉末冶金同步器锥环，包括锥环基体和减重槽；所述减重槽内表面上涂覆有一层热超导材料；所述热超导材料以重量份数计，由以下组分混合而成：

镉0.8~1.2份、铅0.3~0.8份，汞0.8~1.2份、多溴联苯0.6~1.0份。

作为本发明技术方案的优选，所述多溴联苯包括一溴联苯、二溴联苯、三溴联苯、四溴联苯和五溴联苯，选用此类材料进行高压渗透或喷涂，试验证明其具有微质子置换作用，可大大提高锥环的热传导系数及热传导效率。

进一步地，所述热超导材料的厚度为0.8-1.0mm。厚度太小时导热效率低，太大时不利于表面渗透，附着力差，降低锥环使用寿命。

上述超高导热粉末冶金同步器锥环的制造方法，包括以下步骤：

（1）选用品位≥99.90%的铁基粉末，将重量百分比将Cu0.8～1.2%、Ni0.8～1.2%、Co0.3～0.7%、石墨0.6～1.0%、余量为Fe混合，

得到锥环基体混合材料；

（2）将锥环基体混合材料按照常规退火、筛分制粒、添加润滑剂工序进行预处理；

（3）将预处理后的锥环基体混合材料置于同步器锥环模具中压制成型，得到锥环毛坯，并进行外观检查；

（4）将外观检查合格的锥环毛坯置于气体保护连续烧结炉，炉温升至1100℃时，进行渗铜及烧结；

（5）在渗铜合格后的锥环毛坯减重槽内表面高压渗透或喷涂热超导材料，并进行人工时效处理；

（6）将渗铜及涂覆后的制品粗车及精车内外圆，并进行销孔粗加工及精加工，得到锥环半成品；

（7）将锥环半成品依次进行表面蒸汽处理和高频淬火处理，使锥环的金相组织特征形成回火马氏体+石墨+孔隙；

（8）利用激光打标机进行LOGO打印，完成后在减重槽内表面二次喷涂热超导材料，清洗，得到锥环成品。

进一步地，步骤（3）中，所述锥环毛坯采用800T液压机压制成型。

进一步地，步骤（7）中，所述蒸汽处理的温度大于100℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在不改变现有同步器锥环主要结构和安装使用要求的基础上，在锥环内侧（或外侧）减重槽内表面上涂覆了一层热超导材料，得到的同步器锥环在换挡过程中，能将锥面摩擦瞬间产生的大量热量通过热超导材料迅速、均匀传出，提高摩擦层使用效能、延长摩擦层使用寿命。

2、本发明的超高导热粉末冶金同步器锥环热结构安全可靠，材料先进，采用粉末冶金方法制造同步器锥环，加工工艺稳定、便捷，同步器锥环孔隙率高，散热性能好，可有效提高同步器使用安全性和寿命。

3、在热超导材料喷涂时，选用二次喷涂，可提高热超导材料的附着力，增加锥环减重槽内表面的热传导系数，提高锥环使用寿命。

4、本发明超导热材料中加入了汞，在高压渗透或喷涂过程中，一部分汞气化为汞蒸气，可使超导热材料层形成疏松蜂窝状，加速了摩擦层的散热。

附图说明

图1为本发明同步器锥环的结构示意图；

图2为本发明同步器锥环的剖面图；

附图标记：1、锥环基体；2、减重槽。

具体实施方式

下面通过具体实施例结合附图对本发明同步器锥环的结构及制造方法进行详细说明。

实施例1

参照图1、图2，本实施例提供的超高导热粉末冶金同步器锥环，包括锥环基体1和减重槽2；所述减重槽2内表面上涂覆有一层0.8的热超导材料；所述热超导材料以重量份数计，由以下组分混合而成：

镉0.8份、铅0.8份，汞1.0份、多溴联苯（一溴联苯、二溴联苯、三溴联苯、四溴联苯和五溴联苯之和）0.8份。

上述超高导热粉末冶金同步器锥环的制造方法，包括以下步骤：

（1）选用品位≥99.90%的铁基粉末，将重量百分比将Cu0.8%、Ni1.2%、Co0.5%、石墨0.7%、余量为Fe混合，得到锥环基体混合材料；

（2）将锥环基体混合材料按照常规退火、筛分制粒、添加润滑剂工序进行预处理；

（3）将预处理后的锥环基体混合材料置于同步器锥环模具中，采用800T液压机压制成型，得到锥环毛坯，并进行外观检查；

（4）将外观检查合格的锥环毛坯置于气体保护连续烧结炉，炉温升至1100℃时，进行渗铜及烧结；

（5）在渗铜合格后的锥环毛坯减重槽内表面通过喷涂机喷涂热超导材料，并进行人工时效处理；

（6）将渗铜及涂覆后的制品粗车及精车内外圆，并进行销孔粗加工及精加工，得到锥环半成品；

（7）将锥环半成品依次进行表面蒸汽处理和高频淬火处理，蒸汽处理的温度为110℃，使锥环的金相组织特征形成回火马氏体+石墨+孔隙；

（8）利用激光打标机进行LOGO打印，完成后在减重槽内表面二次喷涂热超导材料，清洗，得到锥环成品。

采用本实施例方法制造的锥环，经台架试验检测，25万次不失效，耐磨性能好，使用效能高，显著延长了锥环的使用寿命。

实施例2

本实施例2中锥环结构与制造方法与实施例类似，区别仅在于：

所述热超导材料以重量份数计，由以下组分混合而成：

镉1.2份、铅0.3份，汞0.8份、多溴联苯（一溴联苯、二溴联苯、三溴联苯、四溴联苯和五溴联苯之和）1.0份。

制造方法中，步骤（1）：选用品位≥99.90%的铁基粉末，将重量百分比将Cu1.2%、Ni0.8%、Co0.3%、石墨0.6%、余量为Fe混合，得到锥环基体混合材料；步骤（7）：蒸汽处理的温度为120℃。

采用本实施例方法制造的锥环，经台架试验检测，28万次不失效，耐磨性能好，使用效能高，显著延长了锥环的使用寿命。

实施例3

本实施例3中锥环结构与制造方法与实施例类似，区别仅在于：

所述热超导材料以重量份数计，由以下组分混合而成：

镉1.0份、铅0.6份，汞1.0份、多溴联苯（一溴联苯、二溴联苯、三溴联苯、四溴联苯和五溴联苯之和）1.2份。

制造方法中，制造方法中，步骤（1）：选用品位≥99.90%的铁基粉末，将重量百分比将Cu1.0%、Ni1.0%、Co0.7%、石墨1.0%、余量为Fe混合，得到锥环基体混合材料；步骤（7）蒸汽处理的温度为115℃。

采用本实施例方法制造的锥环，经台架试验检测，30万次不失效，耐磨性能好，使用效能高，显著延长了锥环的使用寿命。