[发明专利]粉末金属锻件和其制造方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求对2006年12月12日提交的美国临时专利申请第60/869,659号的权益，其以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种粉末金属锻件，具体来说，涉及在锻造过程中具有侧向流动的粉末金属锻件。

背景技术

在制造诸如等速万向节(CVJ)内座圈那样的粉末金属锻件中，有时要求直接从锻压机中提供淬透的部件。这要求该部件从锻造工具中脱出之后直接进行淬火。在锻造这种部件时，上模向下移动到下模以使钢坯变形，就形成了该部件。这导致该部件的上模和下模相遇之处的两侧上形成溢料，该处是用于CVJ的内座圈的轴承座圈的区域。如果对该部分直接进行淬火，则工具溢料处于淬火状态中。硬修整是从该部件剪除溢料毛刺的一种方法，尽管能够进行这种硬修整，但并不实用，因为该溢料可超过当前修整的硬度，可能对于操作者形成危险情况，还可负面地影响产品的质量。即，该部件可在修整过程中分裂并飞出工具限定的范围之外。还有，轴承座圈是精密的表面，且相当复杂，因而使得它们非常不易于剪切。

已知一种锻造CVJ内座圈的方法，其使用分节段的模具(6个模具节段)通过使用传统的冷锻技术来形成CVJ内座圈。然而，该技术需要机器钻孔和相当长时间渗碳过程。此外，在部件上对应于六个模具节段有六个垂直的证示线。该方法的其它缺点在于，它相对复杂、加工设置成本高和寿命相对短。

此外，已知具有交互的或相对的滚珠滚道的CVJ，其中滚道的浅端和深端交替变换着位置，即，浅端和深端间隔着滚道布置。参见例如美国专利第5,221,233号。这些设计可用于铰接角大和最大转矩高的等速固定接头中。一种加工这种装置的方法是使用在锻造过程之后可被分离开的如上所述的分节段模具。这增加了过程的复杂性、延长了循环时间并由于模具润滑剂的原因在热锻环境中污染密封的表面。此外，该工艺用在冷锻过程中来制造CVJ。

在CVJ的内座圈中，由于交替的滚珠滚道，滚珠滚道的浅端和深端每隔一个滚道交替地布置，因此，在锻造过程中，形成的内座圈具有材料的侧向流动。在上述过程中，上模向下移动到下模以使钢坯变形，除了部件的在上模和下模相遇之处的两侧上形成溢料之外，在形成该部件之后，由于锻造过程中材料侧向流动，上述过程不允许模具组分离开。可以用棒料来加工出带有交替滚珠滚道的CVJ，或用没有相对滚珠滚道的粉末金属部件进行加工，但这种做法成本高且材料利用率不高。

本技术所需要的是一种设计和工艺过程，其给予几乎纯粹成形的交替滚珠滚道的CVJ，或包括锻造过程中侧向流动的其它粉末金属部件，而不造成循环时间的加长并保持工具组的相对简单性。

发明内容

本发明提供一种设计和工艺过程，其给予几乎纯粹成形的交替滚珠滚道的CVJ，或包括锻造过程中侧向流动的其它粉末金属部件，而不造成循环时间的加长并保持工具组的相对简单性。

此外，本发明提供一种粉末金属锻件和其制造方法和装置，该装置包括一闭合的模具组以及粉末金属预成形件，预成形件在闭合的模具组内进行锻造以产生最少的溢料，或无溢料/精确溢料的粉末金属锻件。

在本发明的一种形式中，本发明包括用来形成粉末金属锻件的模具组，其包括第一模具，该第一模具沿纵向方向与第二模具互配。该模具组具有至少一个侧向变化的内部纵向结构，该内部纵向结构沿纵向方向从第一模具延伸到第二模具。第一模具和第二模具中的每个包括城堡形分型交界面，将每个侧向变化的内部纵向结构分割成为第一模具内的第一构件和第二模具内的第二构件。

在本发明的另一种形式中，本发明包括用来形成粉末金属锻件的模具组，其包括第一模具，该第一模具沿纵向方向与第二模具互补。该模具组具有至少一个内部纵向结构，该内部纵向结构沿纵向方向从第一模具延伸到第二模具。至少一个内部纵向结构具有沿纵向方向变化的侧向部分。

在本发明的另一种形式中，本发明包括城堡形的模具组，其包括具有纵向方向和第一模具匹配轮廓的第一模具，该第一模具匹配轮廓具有横向于纵向方向的第一多个模具匹配表面。该第一多个模具匹配表面包括至少第一表面和第二表面。第一表面位于沿纵向方向的第一位置，而第二表面位于沿纵向方向的第二位置。第一位置沿纵向方向偏离第二位置。第二模具具有第二模具匹配轮廓，第二模具匹配轮廓具有横向于纵向方向的第二多个模具匹配表面。该第二多个模具匹配表面包括至少第三表面和第四表面，第三表面位于与第一位置互补的第三位置，而第四表面位于与第二位置互补的第四位置。