CS205656B1 - Method of making the oblong metal bodies by the methods of powder metallurgy - Google Patents

Description

POPIS VYNÁLEZU

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU ČESKOSLOVENSKASOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 19 ) 205 656 (Π) (Bl)

(61) (23) Výstavná priorita (22) Přihlášené 05 01 79 (21) pv 150-79 (51) IntCl? B 22 F 5/00

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Zverejnené 08 80(45) Vydané QJ 09 gj

Autor wnálezu SALAK ANDREJ ing, CSo, KONICEHRUBJAK MILAN ing. , ŽILINA (54) Spásob výroby podlhovastých kovových telies postupml práSkovej metalurgie

Vynález sa týká spdsobu výroby podlhovastých kovových telies postupml práškovéj me-talurgie, ktoré m8žu mať aj vnútorný otvor, 8ím sa doslahne bezpžrovitý stav a tleto te-lesá sa mdžu uplatnit’ aj vo výrobě súSlastok valivých ložísk.

Doteraz sa kovová telesá valoováho alebo ináho tvaru vyrábajú trleskovým opracovánímz ty8ověj ocele, alebo napr. aj kováním z drétov alebo ty8í v prípadooh, kde to umožnujúrozměry a kde sa požaduje napr, kuželový tvar, ktorý sa týmto spésobom méže s výhodoujednoducho doslahnuť, V prvom případe trlesková opraoovanle sa vyzna8uje vysokou náro8-nosťou na Sivá prácu a na spotřebu materiálu, I v druhom případe spraoovanla sú obvyklepotřebná úalŽie operáole sústružením, frázováním alebo brúsením pre odstránenle povrcho-vých vád materiálu, pretože sa pre tento ÚSel používajú prevažne válcovaná polotovary apre doslahnutle potrebnýoh rozměrových toleranci! nevyhnutných pre áalšle spraeovanlenapr, kalením alebo brúsením. Takáto případy sú 1 vo výrobě tellesok valivých ložísk, akosú valáeky, kuželíky alebo súdky, ktorá sú podlhovastá, protože poměr leh výSky k prle-meru je obvykle váSSí ako 1.

Nedostatkom tohoto spdsobu výroby podlá zvoleného postupu, o ktorom rozhoduje vel-kost’ telesa, hmotnost’, sárlovosť a tvar, rozměry a kvalita povrohu polotovaru 1 technlo-ká vybavenie, je predovSetkým vysoká praonost* výroby a nízké využitie materiálu, fialSounevýhodou týchto postupov výroby je, že i naprlek tomu, že takáto telesá by mohli mať 205 656 205 058

Sasto aj vnútorný otvor, ífm by sa znížila lob hmotnost’ bez zníženia funkíných vlastnos-tí, výroba takéhoto otvoru napr. vřtaním by 3alej zvýSila výrohné náklady bez uspoř ma-teriálu.

Naproti tomu v práSkoveJ metalurgii sú známe spásoby výroby podlhovastých teliespřevážné válcového tvaru s vnútorným .otvorem napr. vo formě púzdier, V týcbto prípa-doob ide ale vždy o teleeá vyrobené iba z nelegóvaného préSkovébo železa s přrovitos-ťou obvykle 15 až 30 ¢. Přitom výroba podlhovastých telies postupmi práSkoveJ metalur-gie Je limitovaná maximálnou výSkou asi 60 mm, 8o je spásobené násypnými výSkami nástro-jov a lisov. Okrem tohto v ráraei uvedeného výSkového rozsahu poměr výSky výlisku k Je-ho prietneru nemá v krajnom případe překročit* hodnotu 2,5. So zvKSSujúcou sa výSkou vý-lisku vzrastá rozdiel v rozdělení p$rovitosti po výSke, ίο sa v konečném dásledku ne-prlaznlvo odráža na vlastnostiach spekaného telesa. SÚčasne s.o zvýSujúcou sa násypnouvýSkou liaov znižuje sa ich kapacita. Tieto problémy s výrobou podlhovastých plnýehtelies alebo s vnútorným otvorom sa zvýraznujú v případe, ak by smě ohoeli takéto těle-so vyrobit’ z 1egovaneJ práSkoveJ ocele v bezpúrovitom stave, Predlegovamé práSky sú to-tiž horSie lisovatelné, preto výlisky prl určitej hmotnosti majú po lisovaní zvolenýmtlakom vySSiu výSku ako rovnako spracováné výlisky z nelegovaného práškového železa.Přitom rnusia byť výlisky, ktoré by sa úalej spraeovali na bezpárovitý stav, úměrně vyS-Sie, takže v týohto prípadooh predtým uvedené určité obmedzovaoie výSkové kritéria zne-možňujú výrobu podlhovastých telies s práSkovýoh ocelí v takom stave, aký požaduje stro-járenstvo pre rázné případy aplikácií, Takýto případ nestává, ak by sme ohoeli vyrobit’postupmi práSkoveJ metalurgie napr, valček e vonkajSím priemerom 30 mm a o výSke 48 mms hmotnosťou 266 g, ktorý sa doteraz vyrába z tyčovéj ooele aústružoním. Z funkčného ,hl*adiska tento valček by mohol mať vnútorný otvor až o priemere 20 mm, ale v dásledkuzvýSenia výrobnýoh nékladov tento otvor sa nerobí i napriek tomu, že by sa znížila hmot-nost’ telesa. Ak by sme použili pre výrobu tohto valčeka práSkovú ooeP so sypnou husto-tou 2,5 g, om"^, bol by potřebný lisovací nástroj a lis a násypnou výSkou 155 mm, Nakolkoteraz sú lisy s najvSčSou násypnou výSkou 100 mm, doterajSlmi postupmi práSkoveJ meta-lurgie nebolo by možné úspeSne toto teleeo vyrobit’. Přitom i samotný predlisok prl hus-toto 6 g^onf^ jjy b0i vySSi ako 60 mra. V záujme úspeSného zvládputia výroby rázných te-lies cestou práSkoveJ metalurgie ea doporučuje preto taká konStrukola, prl ktorej byvýSka by bola pokiaZ možno nie v&ČSia ako prienter alebo najvMČSl Sirkový rozměr,

VySSie uvedené nedostatky nemá spásob výroby podlhovaatýoh kovových telies postup-né. práSkoveJ metalurgie, kterého podstata apeáíswa v tmn, že z práSkoveJ ooele sa vyli-sujú obvyklým spásobom telesá požadovaného tvaru s hustotou 5 až 7 g.cm”^, ktoré sa po-tom spekajú prl teploto v rozsahu 1100 až 1350 ®C, Po spekaní sa tlete telesá podrsbladeformáoll za tepla, potom sa v záujme SalSleho spraoovania tvárněním tepelne spracujúa nakonieo ea kallbrujú, Telesá mážu mať s výhodou aj vnútorný otvor, ktorý odpovedávzťahu 205 058 D, — = 1,1 až 1,7,Ů1 (I) kde oznaCuje vonkajSí prieraer prl telesách rotaCného tvaru alebo najvK88iu Sirku přitelesách iného tvaru a d^ vnútorný prieraer alebo Sirku vnútomého otvoru botového tele-sa, přitom vnútorný otvor mdže mať aj kuželový tvar, Pre telesá, ktorýoh výška h^ avonkajSí priemer odpovedajú vzíahu 1,5, (II) sa podlá konkrétnyoh lisovacích podmienok vylisuje výllsok s vonkajSim prlemerom alehos najv&CSÍm vonkajSim rozmerom a tento výllsok po spekani pre dosiahnutie hezpórovi-tého stavu sa podrobí deformácil za tepla s výhodou kováním v uzavretej zápustke. V pří-pade, Se výSka h^ a rozměr D^ hotového telesa odpovedajú vzťahu ΪΪ > 1,5, (m) D1 sa vylisuje výllsok s vonkajSim prlemerom Dg, ktorý je vfiCSÍ ako rozměr hotového te-lesa a odpovedé vzťahu ^2 7 1,3 (IV) D1 a taký to výllsok po spekani sa podrobí deformáeii za tepla s výhodou pretlaCovaním s re-dukolou priemeru Dg na s oieiom doaiahnuť taktiež bezpórovitý stav. Přitom v prípa-doch s vnútorným otvorom sa zaistí jeho dodržanie vnútorným trňom podl’a rozmerov prehotové teleso. Takéto telesá v prípadooh, v ktorýoh sa vyžadujú bud presnejSie rozmě-rové tolerancie alebo úprava vonkajSích tvarov, ktoré sa nemohli dosiahnuť predtým vy-konanými postupmi, sa tepelne spraoujú pre odstránenie spevnenia s výhodou pri teplote6 00 až 800 °C podl’a spraeováváného materiálu a stupna vykonanej deformácie. Potom sa te-lesá kalibrujú a to bud statiokým lisováním, lakováním, válcováním alebo pretlaCovanímobvykle s deformáoiou neprevySujúcou 10 %, Toto kalibrovanie sa mdže vykonat’ bud prlokolnej teplote alebo při teplote 55θ až 700 °C, Vlastné spekanie výliskov sa mdže ro-bit’ bud v peciaoh vyhrievanýoh elektricky odporové, pri ktorýoh k ohřevu telies doohád-za sáláním alebo indukCne pri vySSíoh teplotách ale za kratSiu dobu. Podobné deformáciaza tepla sa mdže vykonat’ bud priamo zo spekacej teploty bez nového ohřevu alebo po novouohřeve, ktorý mdže byť opSť indukCný alebo sálavý, Pre výrobu takýchto telies z legova-nej ocele sa použije bud úplné predlegovaná práSková oceí vyrábaná rozstrekovanfm tave-niny, alebo práSková ocel’ připravená mieSaním CiastoCne predlegovanej práSkovej ocele adalších práSkových legúr vrátene uhlíka, alebo použitím zmesi práSkového železa a práš-kových legúr vrátene uhlíka a mazadla, · Výhodou spdsobu podl’a vynálezu je, že sa ním umožní výroba podlhovastých teliesrdzneho vonkajSieho tvaru postupmi práSkovej metalurgie z legovaných oceli v bezpóro-vitom stave i s vnútorným otvorom. Tým pri rovnakýoh výrobných nákladoch sa dosahujejednak znaCné znfženio hmotnosti telies, jednek odpovedajúoa materiálová úspora,Návrh— 20S 638 nutý spásob umožňuje Sálej výrobu podlhovastýoh telles, ktorých poměr výšky k vonkajšle-mu prlemeru je vSšší, ako bolo možné doterajšlmi postupml uskutoSnlť, Tým sa rozšiřujedo znaSnej raiery oblast’ použltla poetupov práškovej metalurgie pre výrobu podlhovastýohtelles, ktorých výška znaSne převyšuje šlrku alebo vonkajší prlemer. Přitom dodatoSnýmkalibrováním je možné vytvořit* buS kuželový vonkajší tvar alebo eudkový alebo lný.

Spésob podlá vynálezu sa raéže úspěšně využit’ pre výrobu valSekov, kužďlíkov alebosudkov valivých ložísk. Příklad 1 V tomto případe uvádzame spdsob výroby podl*a vynálezu valSeka valivého ložiska s p6-vodným vonkajSlm prlemerom 30 mm o výške 48 mm, Teleso vyrobíme ako odl'ahSené a vnútor-ným otvorom kuželového tvaru so středným prlemerom 20 mm. V tomto případe poměr vonkaj-Sleho prlemeru k vnátornému prlemeru je 1,5» So splňuje podmlenku vzťahu I. Vytvořenímvnútorného otvoru sa zníži hmotnost* telesa z pdvodnýoh 266 na l48 g a tým aj spotřebapráškovéj ocele, Nakolko poměr výšky telesa k vonkajšlemu prlemeru Je 1,6, ktorý odpove-dá vztahu XIX, vylisujeme výllsok a vonkajším prlemerom Dg rovným 45 mm. Tým sa doslahnepoměr vonkajšlebo prlemeru výlisku Dg k vonkajšlemu prlemeru hotového telesa D^ rovný1,5, So splňuje podmlenku vztahu XV, Použijeme predlegovaná prášková ooel’ so sypnou hus-totou 2,5 b, cm"^ s hmotnostným prídavkom 0,25 # grafitu, So bude vyžadovat* násypná výš-ku prášku Iba 46,4 mm. Vylisované teleso s hustotou 6,5 g, om~J sa bude spekať pri teple-te 1200 °C po dobu 50 min, v štlepenom Spavku v elektricky odporové vyhrievanej peoi. Pospekaní výllsok sa namaže vhodným mazadlom a po krátkodobom IndukSnom ohřeve pri teplotoasi 1100 °C pretlaSÍ sa za tepla v nástroji, v ktorom sa doslahne redukcla prlemeru 45mmna prlemer 30 mm, vnútorný otvor 20 mm a výška telesa 48 mm. Teleso v tomto stave saspracuje chemicko-tepelne pre nauhliSenle a pre doslahnutie požadovanéj tvrdosti arnako-nleo sa bráši obvyklými postupml. Příklad 2 V tomto příklade uvádzame spftsob výroby kuželíka s pftvodným středným vonkajším prie-merom 9,3 mm a s výškou 12,5 mm postupml práškovéj metalurgie podl*a vynálezu, Teleso vy-robíme ako odl*ahSené s vnátorným kuželovým otvorom stredného prlemeru 5,5 e™. Přitom bu-de poměr vonkajšleho k vnútornému prlemeru 1,69, So odpovedá vzťahu X, Tým sa doslahnezníženle hmotnosti telesa zo 6,4 na 4,1 g, Nakolko poměr výšky telesa k jeho prlemeru je1,34, So odpovedá vzťahu XX, s ohTadom na nízku hmotnost’ telesa vylisujeme výllsok s von-kajším prlemerom 9,3 mm. Použitím predlegovanej práškovej ocele so sypnou hustotou 2,5 g. cm"3 a hmotnostným prídavkom 0,25 % grafitu bude násypná výška prášku 37 mm, VýlisOks hustotou 6,5 g. cra~3 sa bude spekať pri teplota 1200 °C po dobu 30 min, v elektricityodporové vyhrievanej peci v štlepenom Spavku, Po spekaní výllsok sa namaže vhodným ma-zadlom a po IndukSnom krátkodobom ohřeve pri teploto 1100 °C sa bude kovat’ v uzavretejzápustko zaisťujúcej vytvorenle i vonkajšleho kuželového tvaru, V tomto stave sa telesopodrobí áalšiemu obvyklému tepelnému a mechanickému spraoovanlu.

Claims (4)

1. 205 850 Spásob podlá vynálezu zalsťuje áalSie výhody a to je vylučenle trleskováho opraco-vania a Jeho náhradu beztrleakovým, Sálej tým, Se ohřevy sa vykonávají! v ochranných at-mosférách, nedoohádza k vzniku okovln na povrchu telles, čím sa znižuje nevyhnutný odpadmateriálu. Přitom opásob pódia vynálezu umožňuje vyrábať 1 polotovary v bozpúrovitom sta-ve z legovaných oceli, prl ktorých bu3 s ohiadom na komplikovanost’ tvaru alebo s ohiadomna menSiu sárlovosť alebo na vysoká nároky na rozměrová toleranci® je vhodná konečný tvarvyrobit’ napr, postupní trleskováho opracovania alebo brúsenia, Takýto případ máže nastat’napr, prl výrobě ozubených kolies so Šikmým ozubením, pre ktorá by bola výroba lisovaele-ho nástroje vePml Zložltá a nákladná a llsovanle by vyžadovalo Speciálně lisy. PREDMET VYNALEZU

   1, Spásob výroby prevážne podlhovastých kovových telles postupmi práškovej matalurglevyznačený tým, že z práSkovej ocele sa vylisují! telesá s hustotou 5 až 7 g, om”^, kto-rá sa potom spekajú prl teplote 1100 až 1350 po dobu neprevySujúcu 3 h v oobrannejatmosféro, potom sa podrobla deformácii za tepla, tepelne sa spracujú a kalibrujú,
2. 2, Spásob podl’a bodu 1, vyznačujúol sa tým, Se teleso má vnútorný otvor, kterého rozměrodpovedá vzťahu D1 — = 1,1 až 1,7, (I) dl kde označuje vonkajSl prlemer prl telesácb rotačného tvaru alebo najv3č§iu Sirkuprl telesách lného tvaru a d^ vnútorný prlemer alebo Sirku vnútorného otvoru hotovéhotelesa.
3. 3, Spásob podl*a bodu 1 a 2, vyznačujúol sa tým, že vnútorný otvor telesa so středným roz-měrem d^ máže mať kuželový tvar. Spásob podl’a bodu 1 až 3, vyznačujúol sa tým, že pre telesá, ktorých výška h^ a rozměrD^ odpovedá vzťahu (II) sa vylisuje výlisok s vonkajSím rozmerom D^, ktorý sa po spekaní podrobí deformácii zatepla s výhodou kováním alebo lisováním.
4. 5, Spásob pódia bodu 1 až 3, vyznačujúol sa tým, Se pre telesá, ktorých výška h^ a vonkaj-81 rozměr D^ odpovedá vzťahu h. ~ 1,5 (IH) D1 sa vylisuje výlisok s vonkajSím rozmerom Dg, ktorý odpovedá vzťahu ík 7 x»3» (17) D1 ktorý sa po spekanl podrobí deformácii za tepla s výhodou přetlačováním a redukolouvonkajšieho rozměru telesa podl*a vzťahu XV, BSB Spdsob podl*a bodu 1 až 5, vyznadujůoi sa tým, Se telesá po deformáoii za tepla satepelne epracujú s výhodou Žíháním při teploto 600 aS 800 °C. Spdsob podl*a bodu 1, vyznadujůoi sa tým, že telesá sa kalibrujá statiokým lisováním,kováním, pretladovaním alebo valoovaním s deformáclou neprevySujúoou 10 ¢, Spdsob podTa bodu 1 a 7 vyznadujůoi sa tým, Se kalibrovanle sa vykoná pri okolnejteploto. Spdsob podTa bodu 1 a 7, vyznadujůoi sa tým, Se kalibrovanle sa vykoná pri teploto 550 až 700 °C. Spdsob podTa bodu 1, vyznadujůoi sa tým,vyhrievanom elektricky odporové, Spdsob podTa bodu 1, vyznadujůoi sa tým, Spdsob podl’a bodu 1, vyznadujůoi sa tým,prlamo zo spekaoej teploty. Se spekanie telles sa vykoná v prlestore Se spekanie telies sa vykoná indukčně. Se telesá sa podrobia deformáoii za tepla Spdsob podTa bodu 1, vyznadujůoi sa tým, Se ohřev telies pre deformáoiu za tepla savykoná v prlestore vyhrievanom elektrioky odporové. Spdsob podTa bodu 1, vyznadujůoi sa tým,vykoná indukčně. Spdsob podl’a bodu 1, vyznadujůoi sa tým,vyrábaná rozstrekovaním taveniny kovu. Se ohřev telies pre deformáoiu za tepla sa Se sa použije práSková predlogovaná ooeí Spdsob podTa bodu 1, vyznadujůoi sa tým, Se sa použije práSková ocel připravená mle-Saním diastodne predlegovanej práSkovej ooele a práškových legůr vrátene uhlíka. Spdsob podTa bodu 1, vyznadujůoi sa tým, Se sa použije práSková ooei připravená mie-Saním práSkováho železa a práškových legůr vrátene uhlíka.