同步器齒環耐磨材料及其製備方法
2023-05-30 19:19:56
專利名稱：同步器齒環耐磨材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及銅合金材料技術領域，具體的說是一種同步器齒環耐磨材料及其製備方法。
背景技術：
同步器齒環是汽車變速箱中變速用的一個汽車零部件，一般情況下材料為銅合金。在發動機高速轉動時，要求動齒輪與靜齒輪的嚙合所用的時間要短，嚙合平穩。反應在換擋時用力要小，換檔快捷。這就要求同步器齒環耐磨材料及其製備方法摩擦係數要好，耐磨性較高。而摩擦係數與耐磨性兩者之間是矛盾與統一的，提高耐磨性時，勢必會提高材料的硬度，硬度高時摩擦係數就小；增大摩擦係數一般會增加含銅量，銅量增加會造成齒環抱死現象(齒環粘附在錐體上)，換檔困難。
發明內容
本發明的目的是研製一種提高耐磨性又維持耐磨係數基本不變的同步器齒環耐磨材料及其製備方法。 —種同步器齒環耐磨材料，其組分重量百分比如下 Cu 60 65% Mn 2.7 3.7% Al 2.4 3眉 Si 0.6 0.9% Ni 0.2 0.4%Cr 0. 07 0.27% Zn 餘數。 —種同步器齒環耐磨材料的製備方法，其步驟如下 (1)分別準備Cu、Zn及製備Al-Cr二元中間合金、四元中間合金備用； (2)按照組分重量百分比先熔化Cu及四元中間合金，當溫度升至IIO(TC時，向爐
中加入A1-Cr 二元中間合金； (3)待Al-Cr 二元中間合金熔化後，按照組分重量百分比加入Zn，升溫；
(4)待Zn完全熔化後，加入精煉劑冰晶石進行精煉，除渣； (5)取樣，調整成分，調加金屬元素單質(Cr以A1-Cr的方式加入)，直至各元素在材料規定的管理幅範圍內，成分合格； (6)調整溫度至1050 1100。C，半連鑄成①205X4200mm的鑄錠； (7)將步驟(6)所得鑄錠鋸斷成擠壓錠，擠壓錠規格一般為①205X400mm左右； (8)擠壓錠擠製成管材，管材通過自動線加工成環坯； (9)環坯再精鍛成同步器齒環。 所述步驟(4)中的冰晶石加入比例為每噸同步器齒環耐磨材料加入l-2Kg冰晶
3石。 所述A1-Cr 二元中間合金的組分重量百分比及製備方法，參見本公司於2010年3月5日申請的另一發明專利"A1-Cr二元中間合金及其製備方法"，申請號為201010121242. 8。
所述四元中間合金，其組分重量百分比如下Mn39. 6 ' 60. 5%Al21. 5 ' 45. 7%Si8. 8 '14. 7%Ni3. 3 '5. 9% 所述四元中間合金的製備方法，其步驟如下 (1)先向熔煉爐中按重量比放入全部Al錠的30 60%，沿著爐壁排列，熔煉爐的正中間按重量比放入塊度小於200mm的Ni塊，進行升溫熔化，電爐功率為150 350KW ;
(2)待爐中的A1錠全部融化後，向爐中按重量比分批加入金屬Mn，每次加入10 30Kg/3分鐘，電爐功率為200 350KW ; (3)待Mn完全融化後，加入冰晶石除渣，加入剩餘的金屬Al，後按重量比加入非金屬Si進行升溫熔化，電爐功率為100 250KW ; (4)升溫至130(TC左右，保溫20 40分鐘，停爐攪拌，除渣；
(5)準備澆注及澆注錠子。 所述步驟(3)中的冰晶石加入比例為每400Kg四元中間合金加入l_2kg冰晶石。
本發明同步器齒環耐磨材料及其製備方法的優點是本材料應用在同步器齒環上性能穩定，成分易於掌握，與普通同步器齒環耐磨材料相比(如HMn62-3-3-0. 7)，只是多了 Cr元素，其它元素成分含量近似；金屬Cr熔點高達1857tV性能穩定，不易與其它金屬元素形成化合物；因此在凝固時，金屬Cr首先結晶形核，後隨著溫度的下降，部分化合物如Mn5Si3會以Cr為核心生長和長大，形成以Cr為核心外層為Mn5Si3的強化相，該強化相硬度高，耐磨性較好，在同步器齒環中起一個耐磨支點的作用，而組織中Cr不影響a相和基體P相，從而保證了材料的摩擦係數。
具體實施例方式
實施例一 —種同步器齒環耐磨材料，其組分重量百分比如下 Cu 60% Zn 32.5% 四元中間合金 6.1% Al-Cr二元中間合金 1.4%。 所述四元中間合金，其組分重量百分比如下 Mn 60.5% Al 21.5% Si 14.7% Ni 3.3%
4
所述四元中間合金的製備方法，其步驟如下 (1)先向熔煉爐中放入Al錠4條，約64Kg， Al錠沿著爐壁排列，爐的正中間放Ni13. 2Kg(全部放入，Ni的塊度《200mm)，進行升溫熔化，電爐功率為200KW ;
(2)待爐中的Al全部融化後，向爐中分批加入金屬Mn 242Kg，每次加入20Kg/3分鐘，電爐功率為350KW ; (3)待Mn完全融化後，加入1Kg冰晶石除渣，加入剩餘的金屬Al 22Kg，後加入金
屬Si 58. 8Kg進行升溫熔化，電爐功率為250KW ; (4)升溫至130(TC左右，保溫35分鐘，停爐攪拌，除渣； (5)準備澆注及澆注錠子。 —種同步器齒環耐磨材料的製備方法，其步驟如下 (1)分別準備Cu、Zn及製備Al_Cr 二元中間合金、四元中間合金備用； (2)按照組分重量百分比先熔化Cu及四元中間合金，當溫度升至IIO(TC時，向爐
中加入A1-Cr 二元中間合金； (3)待Al-Cr 二元中間合金熔化後，按照組分重量百分比加入Zn，升溫； (4)待Zn完全熔化後，按每噸同步器齒環耐磨材料加入2Kg冰晶石進行精煉，除
渣； (5)取樣，調整成分，調加金屬元素單質，Cr以Al_Cr的方式加入，直至各元素在材料規定的管理幅範圍內，成分合格； (6)調整溫度至1050 IIO(TC，半連鑄成①205 X 4200mm的鑄錠； (7)將步驟(6)所得鑄錠鋸斷成擠壓錠，擠壓錠規格一般為①205 X 400mm左右； (8)擠壓錠擠製成管材，管材通過自動線加工成環坯； (9)環坯再精鍛成同步器齒環。 實施例二 —種同步器齒環耐磨材料，其組分重量百分比如下 Cu 65% Zn 27.8% 四元中間合金 6.8% Al-Cr二元中間合金 0.4%。
所述四元中間合金，其組分重量百分比如下 Mn 39.6% Al 45.7% Si 8.8% Ni 5.9% 所述四元中間合金的製備方法，其步驟如下 (1)先向熔煉爐中放入Al錠4條，約64Kg， Al錠沿著爐壁排列，爐的正中間放Ni23. 6Kg(全部放入，Ni的塊度《200mm)，進行升溫熔化，電爐功率為180KW ;
(2)待爐中的Al全部融化後，向爐中分批加入金屬Mn 158. 4Kg，每次加入15Kg/3分鐘，電爐功率為300KW ; (3)待Mn完全融化後，加入1. 5Kg冰晶石除渣，加入剩餘的金屬A1118. 8Kg，後加入金屬Si 35. 2Kg進行升溫熔化，電爐功率為200KW ; (4)升溫至130(TC左右，保溫25分鐘，停爐攪拌，除渣； (5)準備澆注及澆注錠子。 —種同步器齒環耐磨材料的製備方法，其步驟如下 (1)分別準備Cu、Zn及製備Al-Cr 二元中間合金、四元中間合金備用； (2)按照組分重量百分比先熔化Cu及四元中間合金，當溫度升至IIO(TC時，向爐
中加入A1-Cr 二元中間合金； (3)待Al-Cr 二元中間合金熔化後，按照組分重量百分比加入Zn，升溫； (4)待Zn完全熔化後，按每噸同步器齒環耐磨材料加入1. 5Kg冰晶石進行精煉，除
渣； (5)取樣，調整成分，調加金屬元素單質，Cr以Al-Cr的方式加入，直至各元素在材料規定的管理幅範圍內，成分合格； (6)調整溫度至1050 1100。C，半連鑄成①205X4200mm的鑄錠； (7)將步驟(6)所得鑄錠鋸斷成擠壓錠，擠壓錠規格一般為①205 X 400mm左右； (8)擠壓錠擠製成管材，管材通過自動線加工成環坯； (9)環坯再精鍛成同步器齒環。 實施例三 —種同步器齒環耐磨材料，其組分重量百分比如下 Cu 62.5% Zn 30.2% 四元中間合金 6.5% Al-Cr二元中間合金 0.8%。 所述四元中間合金，其組分重量百分比如下 Mn 49.6% Al 34.2% Si 11.6% Ni 4.6% 所述四元中間合金的製備方法，其步驟如下 (1)先向熔煉爐中放入Al錠4條，約64Kg， Al錠沿著爐壁排列，爐的正中間放Ni18. 4Kg(全部放入，Ni的塊度《200mm)，進行升溫熔化，電爐功率為200KW ; (2)待爐中的Al全部融化後，向爐中分批加入金屬Mn 198. 4Kg，每次加入20Kg/3分鐘，電爐功率為300KW ; (3)待Mn完全融化後，加入2Kg冰晶石除渣，加入剩餘的金屬Al 72. 8Kg，後加入
金屬Si 46. 4Kg進行升溫熔化，電爐功率為250KW ; (4)升溫至130(TC左右，保溫30分鐘，停爐攪拌，除渣； (5)準備澆注及澆注錠子。 —種同步器齒環耐磨材料的製備方法，其步驟如下 (1)分別準備Cu、Zn及製備Al-Cr二元中間合金、四元中間合金備用； (2)按照組分重量百分比先熔化Cu及四元中間合金，當溫度升至IIO(TC時，向爐中加入A1-Cr 二元中間合金； (3)待Al-Cr 二元中間合金熔化後，按照組分重量百分比加入Zn，升溫； (4)待Zn完全熔化後，按每噸同步器齒環耐磨材料加入lKg冰晶石進行精煉，進行
精煉，除渣； (5)取樣，調整成分，調加金屬元素單質，Cr以A1-Cr的方式加入，直至各元素在材 料規定的管理幅範圍內，成分合格； (6)調整溫度至1050 IIO(TC，半連鑄成①205 X 4200mm的鑄錠； (7)將步驟(6)所得鑄錠鋸斷成擠壓錠，擠壓錠規格一般為①205 X 400mm左右； (8)擠壓錠擠製成管材，管材通過自動線加工成環坯； (9)環坯再精鍛成同步器齒環。 本發明根據組分重量百分比配比不同，不限於以上實施例，在允許的範圍內可以 實現多個實施例。
權利要求
一種同步器齒環耐磨材料，其特徵在於其組分重量百分比如下Cu60～65％Mn2.7～3.7％Al2.4～3.4％Si0.6～0.9％Ni0.2～0.4％Cr0.07～0.27％Zn餘數。
2.一種同步器齒環耐磨材料的製備方法，其步驟如下(1) 分別準備Cu、Zn及製備Al-Cr二元中間合金、四元中間合金備用；(2) 按照組分重量百分比先熔化Cu及四元中間合金，當溫度升至IIO(TC時，向爐中加入A1-Cr 二元中間合金；(3) 待Al-Cr 二元中間合金熔化後，按照組分重量百分比加入Zn，升溫；(4) 待Zn完全熔化後，加入精煉劑冰晶石進行精煉，除渣；(5) 取樣，調整成分，調加金屬元素單質，Cr以Al-Cr的方式加入，直至各元素在材料規定的管理幅範圍內，成分合格；(6) 調整溫度至1050 110(TC，半連鑄成①205 X 4200mm的鑄錠；(7) 將步驟(6)所得鑄錠鋸斷成擠壓錠，擠壓錠規格一般為①205 X 400mm左右；(8) 擠壓錠擠製成管材，管材通過自動線加工成環坯；(9) 環坯再精鍛成同步器齒環。
3.根據權利要求2所述的同步器齒環耐磨材料的製備方法，其特徵在於所述四元中間合金，其組分重量百分比如下Mn39. 6 ' 60. 5%Al21. 5 ' 45. 7%Si8. 8 '14. 7%Ni3. 3 '5. 9%所述四元中間合金的製備方法，其步驟如下(1) 先向熔煉爐中按重量比放入全部Al錠的30 60%，沿著爐壁排列，熔煉爐的正中間按重量比放入塊度小於200mm的Ni塊，進行升溫熔化，電爐功率為150 350KW ;(2) 待爐中的A1錠全部融化後，向爐中按重量比分批加入金屬Mn，每次加入10 30Kg/3分鐘，電爐功率為200 350KW ;(3) 待Mn完全融化後，加入冰晶石除渣，加入剩餘的金屬Al，後按重量比加入非金屬Si進行升溫熔化，電爐功率為100 250KW ;(4) 升溫至130(TC左右，保溫20 40分鐘，停爐攪拌，除渣；(5) 準備澆注及澆注錠子。
全文摘要
一種同步器齒環耐磨材料及其製備方法，其組分重量百分比如下Cu 60～65％，Mn 2.7～3.7％，Al 2.4～3.4％，Si 0.6～0.9％，Ni 0.2～0.4％，Cr 0.07～0.27％，Zn餘數。其優點是本材料應用在同步器齒環上性能穩定，成分易於掌握；金屬Cr熔點高達1857℃，不易與其它金屬元素形成化合物；因此在凝固時，金屬Cr首先結晶形核，後隨著溫度的下降，部分化合物如Mn5Si3會以Cr為核心生長和長大，形成以Cr為核心外層為Mn5Si3的強化相，該強化相硬度高，耐磨性較好，在同步器齒環中起一個耐磨支點的作用，而組織中Cr不影響α相和基體β相，從而保證了材料的摩擦係數。
文檔編號C22C9/04GK101775523SQ20101013025
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者樂大志, 葉甲旺, 姚聯, 尹光輝, 張士忠, 王慶華 申請人:武漢泛洲中越合金有限公司