[发明专利]粉末金属锻件及加工方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年2月12日提交的美国临时专利申请No.60/900,893的优先权，该专利申请通过参引方式并入本申请。关于联邦资助研究的声明

不适用

技术领域

本发明涉及粉末金属锻件，而且更具体地涉及飞边最小或无飞边/精确飞边的粉末金属锻件。

背景技术

在诸如等速万向节(CVJ)的内座圈的粉末金属锻件的制造中，有时候期望从锻压过程直接提供经过硬化的零件。这就需要从锻造工具中退出零件后直接对零件进行淬火。在锻造这种零件的过程中，上模沿向下的方向移动到下模以使坯料变形，从而形成零件。这导致在上模和下模接合处在零件的侧面形成飞边，对于CVJ的内座圈而言，该飞边位于轴承座圈的范围中。如果直接将零件进行淬火，则加工飞边会呈硬化状态。虽然有可能进行作为将飞边从零件上剪下的方法的硬切边，但是因为飞边的硬度可能超过现有的切边工具的硬度，对操作者造成潜在的危险状况，并且还可能对产品的质量产生不良影响，所以这是不实用的。即，在切边过程中零件可能破裂并飞出工具的限制。此外，轴承座圈是精密表面而且极其复杂，所以它们通常不太适合被修剪。

利用传统的冷锻工艺通过使用组合模(6个组合模模块)来形成CVJ内座圈的锻造CVJ内座圈的方法是已知的。然而，这种工艺需要用于拉削花键的机器，并且渗碳过程相对较长。此外，在零件上有对应于六个组合模模块的六条竖直的证示线。这种方法的其它缺点在于该方法是一种相当复杂而昂贵的加工设置，而且模具寿命相对较短。

本领域需要这样的粉末金属锻件和制造方法及设备：即，生产特别是在精密表面上飞边最小或者无飞边的零件，而且能够与将零件从锻造工具中退出后直接淬火的方式兼容。

发明内容

本发明公开了一种粉末金属锻件及制造方法和制造设备，所述制造设备包括闭合模组，而且还公开了粉末金属预成形件，其中，在闭合模组中锻造该预成形件以生产飞边最小或无飞边/精确飞边的粉末金属锻件。

本发明在其一种形式中包括一种形成粉末金属锻件的方法，该方法包括以下步骤：形成预成形件，所述预成形件包括烧结的粉末金属合成物；将所述预成形件插入具有底模和顶模的模组中，所述模组在其内部限定出锻造构型，所述模组处在闭合位置，其中，所述顶模接触所述底模；以及用上冲头和下冲头将所述预成形件压缩在所述锻造构型中，所述压缩步骤形成成形零件。

本发明在其另一种形式中包括用于粉末金属锻件的预成形件，所述预成形件包括第一端；与所述第一端相反的第二端；连接所述第一端和所述第二端的外轮廓，以及连接所述第一端和所述第二端的内轮廓。所述外轮廓包括多个纵向突起和多个纵向凹部，所述多个纵向突起中的每一个都通过所述多个纵向凹部中相应的一个与所述多个纵向突起中的另一个分开。所述内轮廓具有纵向键槽和多个纵向花键。所述预成形件包括烧结的粉末金属的合成物，所述合成物具有由所述第一端、所述第二端、所述外轮廓以及所述内轮廓所限定的构型。

本发明在其再一种形式中包括在锻造过程中由烧结的粉末金属预成形件制成的无飞边粉末金属锻件，所述无飞边粉末金属锻件包括第一端、与所述第一端相反的第二端、连接所述第一端和所述第二端的内轮廓以及连接所述第一端和所述第二端的外轮廓。所述内轮廓具有多个纵向花键。所述外轮廓包括多个曲线形纵向突起和多个曲线形纵向凹部。所述多个曲线形纵向突起中的每一个都通过所述多个曲线形纵向凹部中相应的一个与所述多个曲线形纵向突起中的另一个分开。所述外轮廓没有由锻造过程所形成的飞边。

本发明的优点在于，其能够用于生产飞边最小或无飞边/精确飞边的粉末金属锻件。

本发明的另一个优点在于，预成形件形成为使得在锻造操作中该预成形件没有弯曲；具体地，在预成形件的内径上具有的纵向花键。

本发明的再一个优点在于，其提供飞边最小或无飞边/精确飞边的粉末金属锻件。

本发明的再一个优点在于，在锻造操作过程中没有材料重叠或材料折叠。

本发明的再一个优点在于，其能够在锻造过程后立即例如通过油浸来直接淬火。

本发明的再一个优点在于，其提供了制造等速万向节的内座圈的经济有效的方式。

本发明的再一个优点在于，其能够与密度相对较高的预成形件一起使用。

本发明的再一个优点在于，其能够用于制造复杂的无飞边零件，这消除或最小化了材料浪费。

本发明的再一个优点在于，其使得零件与工具相接触的时间最小化，从而在产品的寿命周期中减少模具成本。

本发明的再一个优点在于，其提供了制造粉末金属锻件的经济有效的方式。