[發明專利]通過粉末冶金形成的非均質發動機部件

無效

• 申請號: 200580017067.5
• 申請日: 2005-05-17
• 公開（公告）號: CN101375069A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: J·卡格納伊;D·范德摩勒
• 申請（專利權）人: 萬國引擎知識產權有限責任公司
• 主分類號: F16C7/02
• 分類號: F16C7/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 張蘭英

技術領域

本發明涉及通過粉末冶金形成的部件，尤其涉及用于通過粉末冶金形成部件的一種方法和裝置。

背景技術

粉末冶金是一種用于生產應用于諸如發動機的高質量部件的常用制造方法。在發動機部件的制造中經常使用粉末冶金，因為它經濟、靈活、且可用比形成部件的其它方法較少的機加工或二次處理來生產一最終零件。粉末冶金允許一部件由多種合金、復合材料和其它材料形成，以給最終的部件提供所需的特征。粉末冶金適合于制造廣泛范圍的尺寸和形狀的零件。同樣，粉末冶金還能可靠地生產具有一致的尺寸和有利的物理性能的零件。

參見圖1，顯示了用于傳統粉末冶金部件形成工藝30的一工藝流程圖。首先，提供構成部件的金屬粉末32。通常，將潤滑劑添加至金屬粉末，以減少壓制機械的磨損。其次，混合基底粉末34，以形成一均質混合物。最終完工的零件是金屬粉末組分的一均質合金。

然后用混合的粉末填滿一模子或模具36。模具閉合時具有與最終零件的形狀有點近似的一內部空穴。在模具內壓實粉末38，以形成一所謂的“生件”。壓實38通常在室溫和例如30—50噸每平方英寸的壓力下完成。生件也被稱為一“生壓制件”，當它從模具中脫出時，具有用于下一步操作的所需尺寸和形狀。在壓實38之后，生件具有足夠的強度以用于進一步處理。

生件經受一燒結工藝40。在燒結40之后，取決于零件的預期用途，可在零件上完成多種二次操作42，該工藝產生一最終零件44。

通常，燒結40涉及使生件經受一溫度，例如是構成生件的金屬或合金的金屬熔點的70—90％的溫度。在一爐子內控制溫度、時間和氣氛的變量，以生產由于金屬顆粒的結合或合金而具有改進的強度的一燒結零件。燒結工藝40通常包括在一燒結爐中實施的三個基本步驟：熔化46、燒結48和冷卻50。通常使用連續型燒結爐來完成這些步驟。熔化室用于使形成生件中所使用的潤滑劑揮發46。高溫室實施實際燒結48。冷卻室在處理之前冷卻燒結零件50。

可認為冷卻50之后從燒結爐40中出來的零件是完工的。可選擇地，它們可經受一個或多個二次操作42。二次操作包括例如再壓制(鍛造)部件52、機加工54、滾磨56和將部件與作為整個組件的部分的附加部件結合58。二次操作42還可包括將油或潤滑劑滲入零件60，以傳遞自潤滑性能。燒結部件還可經受熱處理62，以給部件提供諸如強度之類的某些特征和性能。本領域普通技術人員會意識到，可實施其它二次操作。二次操作42可獨立實施或與其它二次操作共同實施。一旦實施了所有的二次操作，就完成了部件或零件44。

美國專利第6055884號、第5551782號和第5353500號都公開了用于一內燃機中的連桿。

圖2顯示了一傳統內燃機的內部細節，以說明一連桿64的使用。連桿64樞轉地連接至一活塞66和曲軸74。連桿64在一大或曲柄端76連接至曲軸74。連桿64的大端76處接納曲軸74的一軸部分(“曲柄銷”)78。連桿64還在連桿64的一小或活塞端70處連接至一活塞66。一銷(“活塞銷”)68用于允許連桿64的小端70和活塞66之間的轉動。

參見圖3—5，顯示了根據傳統方法制造的一傳統連桿64。連桿64包括一活塞端70、一曲軸端76和一柄80。柄80通常提供有一個或多個用于減輕重量的凹處82。曲軸端76包括一大眼77，用于接納曲柄銷78。曲軸端76包括一曲柄軸承84，用于將由于軸78在大眼77內的轉動而產生的磨損和摩擦最小化。軸承84包括軸承材料88、一外部材料支持面89和一內部軸承面86。本領域普通技術人員會意識到，當在曲柄銷78和內部軸承面86之間提供潤滑油時，曲柄軸承84形成一流體動力軸承。

連桿64的活塞端70包括一小眼81，用于接納肘節銷68。小眼81提供有一軸襯90，用于減小操作期間由于轉動而產生的摩擦和磨損。軸襯90包括離散的或分離的軸承材料92、一內部軸承接觸面94和一外部軸承支持面96。

一連桿64通常由一鋼或鋁合金構成。現在鈦合金也用于連桿64。軸襯90通常由青銅構成。

曲柄軸承84和軸襯90通常提供至連桿64，作為二次制造和組裝工藝的部分。每個軸承84和軸襯90都通常形成為其單獨制造工藝的部分，然后與作為一單獨制造或組裝步驟的連桿64結合。附加的步驟使制造工藝增加了時間、加工和勞動力成本。所有制造的一持續的目標是減少成本。

因此，仍然需要提供具有一減少數量的制造步驟、加工工具、零件和勞動力的、用于發動機的連桿。

發明內容