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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Sicherung, um die Energieübertragung abzubrechen, wenn eine Überlast bei einer Energieübertragungseinrichtung auftritt, um die Sicherheit der Vorrichtung zu schützen, und ein Sinterverfahren zur Herstellung derselben.
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Die mechanische Sicherung wird z. B. bei einer Energieübertragungsvorrichtung vorgesehen, die zwischen eine Antriebsseite und eine angetriebene Seite (z. B. eine Antriebswelle und eine treibende Welle) geschaltet ist, um die Drehkraft der Antriebsseite auf die angetriebene Seite zu übertragen. Sie dient dazu, zu brechen und dadurch die Energieübertragung abzubrechen, wenn eine grosse Differenz auftritt zwischen der Antriebsseite und der angetriebenen Seite in der Mitte der Übertragung der Drehkraft, wodurch das Auftreten einer Blockierung oder eines Bruchs aufgrund der Fortpflanzung des Überlastdrehmoments auf eine Seite vermieden wird.
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Eine solche mechanische Sicherung ist allgemein aus einem Abschaltglied aufgebaut, das im wesentlichen zerbricht, das zwischen zwei Befestigungsgliedern angeordnet ist, die an der Antriebsseite und der getriebenen Seite befestigt sind, um diese Befestigungsglieder zu verbinden. Das Abschaltglied oder Bruchglied ist genauer ein Scherbolzen oder eine Scherfläche, die erforderlich ist, um sicher zu brechen, wenn ein spezifisches Drehmoment angelegt wird. Die Grösse des Drehmoments, das zum Bruch führt, kann eingestellt werden durch das Material und die Querschnittsfläche des Bruchgliedes, wenn aber das Bruchglied aus einem instabilen Material hergestellt wird, dessen Festigkeit durch Ermüdung aufgrund wiederholter Belastung gesenkt wird, ist die Zuverlässigkeit gering und nicht für die praktische Durchführung geeignet. Als Material, das diese Erfordernisse erfüllt, wurden bisher Keramiken häufig verwendet wegen ihrer Stabilität in Bezug auf die Ermüdungsfestigkeit und ein hohes Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis (Verhältnis von Ermüdungsfestigkeit zu Zugfestigkeit bestimmt durch Ermüdungsfestigkeit dividiert durch Zugfestigkeit).
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Keramiken sind bei der Ermüdungsfestigkeit stabil, sind aber teuer und daher sind billige mechanische Sicherungen gefragt. Es besteht auch ein Bedarf für eine mechanische Sicherung in Form von integrierten Bruchgliedern, um Glieder beider Seiten zu befestigen und den Bruchanteil zwischen die Befestigungsanteile zwischenzuschalten, um die Zusammensetzungseffizienz und allgemeine Anwendbarkeit zu verbessern, aber die mechanische Sicherung in dieser Form wird derzeit nicht verwendet, da es Probleme gibt, da es schwierig ist, die Festigkeit der Befestigungsanteile sicherzustellen und da in Falle des Bruchs gebrochene Teile verstreut werden.
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Die Druckschrift
DE 44 37 452 A1 offenbart einen mechanischen Sicherungsunterbrecher mit der Verwendung eines keramischen Unterbrecherelements, wobei das keramische Unterbrecherelement zum Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen zwei mechanischen Bauteilen dient. Die Lösung der Verbindung soll dann vorgenommen werden, wenn eine über die Verbindung zu übertragende Kraft einen vorbestimmten Wert überschreitet. Das keramische Unterbrecherelement ist vorzugsweise in einer Zahnradbaugruppe einer Längswelle in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. In dem Querschnittsbereich des keramischen Unterbrecherelements können in vorbestimmter Weise Kerben angeordnet sein.
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Die Druckschrift
DE 198 12 312 A1 offenbart einen Drehmoment-Begrenzungsmechanismus, wobei insbesondere in Abhängigkeit von auftretenden Kräften abbrechbare Kraftübertragungselemente vorgesehen sind. Die abbrechbaren Elemente werden gebrochen, um einen angetriebenen Rotor von dessen Antriebsmotor zu trennen, wenn eine aufgebrachte Last einen vorbestimmten Wert überschreitet. Zur Begünstigung des Bruchs in der Phase der Überbelastung sind Bruchförderungsbauteile vorgesehen. Eine Materialauswahl dient dazu, dass die abbrechbaren Bauteile durch eine Übermüdung nicht merklich beeinflusst werden.
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Die Druckschrift
WO 97/47418 offenbart einen pulvermetallurgischen Körper mit einer kompakten Oberfläche, wobei der Körper durch ein Sintern gebildet wird. Nach einem ersten Verdichtungsschritt erfolgt ein Kugelstrahlen, worauf ein zweiter Verdichtungsschritt folgt, und insbesondere der erste Verdichtungsschritt ein Sintern beinhaltet.
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Die Druckschrift
DE 38 08 460 A1 offenbart eine verschleißfeste Sinterlegierung auf Eisen-Basis, wobei diese Sinterlegierung insbesondere Verwendung findet für einen Synchronring eines Geschwindigkeitsreglers. Die Sinterlegierung bildet eine Basis für eine beabsichtigte Verschleißfestigkeit. Der Sinterlegierung können zusätzlich geringe Mengen an weiteren Metallen hinzugefügt werden.
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Die Druckschrift
DE 37 44 550 C2 offenbart eine Sinterlegierung auf Eisenbasis zur Verwendung für Ventilsitze in Brennkraftmaschinen, und die Druckschrift
DE 40 31 408 C2 offenbart ein gesintertes Maschinenteil auf Eisenbasis, das insbesondere für eine Synchronisiernarbe eines Motorfahrzeugs verwendet wird. Eine vorbestimmte Schlagfestigkeit und Verschleißfestigkeit wird durch das Hinzufügen von vorbestimmten Mengen weiterer Legierungsbestandteile erreicht.
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Die Druckschrift
EP 0 499 392 A2 offenbart eine Sinterlegierung auf Eisenbasis, welche als Ventilsitzmaterialen in Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommt, und die Druckschrift
DE 199 21 934 A1 offenbart die Herstellung eines pulvermetallurgischen Sinterformteils hoher Grunddichte und Oberflächendichte, wobei ein Metallpulver auf Eisenbasis verwendet wird.
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Die Druckschrift
DE 32 24 420 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitelements, wobei ein Legierungspulver mit einem Fe-Anteil weitere Gewichtsanteile von Komponenten Cr, Mn, Cu, Si, Mo und C aufweist und unter Druck eine Presspulvermasse gebildet wird, die einem Schritt des Sinterns unterzogen wird. Danach wird das gebildete Formstück einer Durchwärmung unterzogen unter einer Atmosphäre, die als Hauptbestandteil ein aus einem Gas eines nicht oxidierenden Typs und einem Gas eines endothermen Typs ausgewählten Gas sowie aus erhitztem Dampf besteht. An den Innenwänden von Poren des Formstücks wird ein vorbestimmter Film aus Trieisentetroxid gebildet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist demgegenüber eine Aufgabe der Erfindung, eine mechanische Sicherung mit Befestigungsanteilen bereitzustellen, um zwei Energieübertragungswellen zu fixieren und einen Bruchanteil, um diese fixierenden Anteile zu verbinden, der aus einer integralen Struktur zusammengesetzt ist, die billig ist, eine hohe Bruchzuverlässigkeit hat, da sie ein hohes Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis aufweist, und der bessere Formungseigenschaften aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich einer mechanischen Sicherung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst, und wird bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung einer mechanischen Sicherung mit den im Patentanspruch 8 angegebenen Mitteln gelöst.
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Die mechanische Sicherung der vorliegenden Erfindung ist aus einer auf Fe basierenden Sinterlegierung aufgebaut. Die auf Fe basierende Sinterlegierung hat im Hinblick auf ihre Metallstruktur Poren mit einer Rundung von 0,004 oder mehr und zeichnet sich durch eine runde Form aus.
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Bevorzugt ist die mechanische Sicherung der vorliegenden Erfindung aus einer auf Fe basierenden Sinterlegierung aufgebaut, bei der eine Eisenoxidphase in der Oberflächenschicht und der inneren Wand der Poren gebildet wird.
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Da die mechanische Sicherung der vorliegenden Erfindung ein gesinterter Pressling aus auf Fe basierendem Material ist, ist sie leicht zu formen, sogar wenn sie eine komplizierte oder zusammengesetzte Form hat und kann mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Da eine Eisenlegierung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine stabile Region mit Ermüdungsfestigkeit aufweist, wenn sie wiederholt Spannungen ausgesetzt wird, ist sie relativ langlebig im Vergleich zu nicht eisenhaltigen Legierungen, es ist leicht, den Bruchteil auszubilden und in anderen Worten wird, da die Bruchspannungen eher konstant sind, eine hohe Bruchzuverlässigkeit erhalten. Da ausserdem die auf Fe basierende Sinterlegierung in der Zugfestigkeit variabel ist anhängig von der Porosität, kann die Dichte als Element verwendet werden, um die Bedingungen des Bruchteils einzustellen und die Bruchspannung kann daher leichter eingestellt werden.
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Da ausserdem die mechanische Sicherung der vorliegenden Erfindung runde Poren mit einer Rundheit von 0,004 oder mehr aufweist, ist die Kerbschlagempfindlichkeit träge, eine Absenkung der Festigkeit durch Ermüdung wird unterdruckt und es wird ein hohes Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis erhalten. Die Rundheit der Poren ist das Verhältnis der tatsächlichen Porenfläche zu der Fläche der virtuellen Pore, die durch die periphere Länge der Pore bestimmt wird. Wenn die periphere Länge der Pore durch L dargestellt wird und die Fläche der Pore durch S dargestellt wird, wird die Rundheit ausgerückt wird als 4πS/L2 und der Wert liegt in einem Bereich von 0 < Rundheit ≤ 1 (Kreisform). Wenn die Rundung näher an 1 ist, ist sie näher an der exakten Kreisform und es wird gezeigt, dass die Poren rund sind. Beträgt die Rundung 0,004 oder mehr, dann sind die Kerbschlagempfindlichkeit niedriger, die Ermüdungsfestigkeit verbessert und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis erhöht.
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Als Verfahren, um solche runden Poren zu erhalten, ist ein aktiviertes Sinterverfahren bekannt, bei dem der Sauerstoffgehalt in einem grünen Pressling vor dem Sintern erhöht ist und durch das Sintern vermindert wird. Bei dieser Methode wird speziell der grüne Pressling nach dem Erhitzen und Oxidieren bei hoher Temperatur gesintert oder mit Dampf behandelt. Ausserdem werden runde Poren auch geformt mit einer Methode zum Sintern bei höherer Temperatur als der üblichen Sintertemperatur (etwa 1100° bis 1150°C). Ausserdem kann durch Zugabe eines Elements zur Erzeugung von flüssiger Phase in dem gesinterten Pressling das Sintern aktiviert werden. Durch Behandlung der auf Fe basierenden Sinterlegierung mit Dampf, wie unten beschrieben, wird ausserdem eine Eisenoxidphase in der Oberflächenschicht und der inneren Porenwand gebildet und runde Poren werden auf diese Weise leicht erhalten.
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Die Zusammensetzung der mechanischen Sicherung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Elemente Ni, Cu, Mo, Cr und Mn in einem Anteil von 0,7 bis 5 Masseprozent enthalten sind und der C-Gehalt in der Gesamtzusammensetzung 0,1 bis 0,7 Masseprozent ist.
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Das zusätzliche Element oder Additivelement ist wirksam, um die Eisenmatrix zu verstärken und die Zugfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit zu verbessern und die Fähigkeit, solche Wirkungen beizutragen, wird in der angegebenen Reihenfolge grösser. Das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis ist jedoch gleich, wenn der Gehalt jedes Additivelements gleichmässig ist. Das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis ist etwa 0,3 wenn diese Elemente nicht enthalten sind, und erreicht das Maximum (ungefähr 0,45), wenn diese Elemente mit 2 bis 3,5 Masseprozent zugegeben werden. Wenn der Gehalt ansteigt, nimmt das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis ab. Wenn der Gehalt des Additivelements in einem Bereich zu 0,7 bis 5 Masseprozent liegt, ist das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis etwa 0,35 und die Wirkung der Zugabe wird merklich. Somit ist der Gehalt des Additivelements spezifisch in einem Bereich von 0,7 bis 5 Masseprozent.
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Das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis übersteigt 0,35, wenn der C-Gehalt in der Gesamtzusammensetzung 0,1 Masseprozent ist, erreicht das Maximum (0,45), wenn der C-Gehalt in einem Bereich von 0,3 bis 0,5 Masseprozent liegt und nimmt auf 0,35 ab, wenn der C-Gehalt 0,7 Masseprozent übersteigt. Daher liegt der C-Gehalt zur Verbesserung des Dauerfestigkeitsgrenzverhältnisses auf 0,35 oder mehr in einem Bereich von 0,1 bis 0,7 Masseprozent.
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Die mechanische Sicherung der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt mit einem mechanischen Verfahren verarbeitet, das eine Druckeigenspannung liefert, z. B. Kugelstrahlen, mechanisches Plattieren etc./oder mit einem metallurgischen Verfahren, das Druckeigenspannung liefert, wie Weichnitrieren etc. Bei diesen Verfahren zur Erzeugung von Druckeigenspannung wird die Oberfläche der mechanischen Sicherung mit einer Druckeigenspannung versehen und die Ermüdungsbeständigkeit wird verbessert, so dass das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis weiter verbessert wird. Ausserdem hat die Weichnitrierung nicht nur die Wirkung, eine Druckeigenspannung zu liefern, sondern auch die Wirkung, die Abriebbeständigkeit zu verbessern, indem die Oberflächenhärte der mechanischen Sicherung verbessert wird. Das Verfahren, mechanische Eigenspannung zu liefern und das Weichnitrierungsverfahren sind, wenn beide angegeben werden, in der Reihenfolge nicht spezifisch.
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Bei der mechanischen Sicherung der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt die Oberfläche mit einem Zinkchromatfilm beschichtet. Bei der mit einem Zinkchromatfilm beschichteten mechanischen Sicherung sind die Oberflächenporen wirksam versiegelt und die Oxidation wird durch den Zinkchromatfilm mit besserer Korrosionsbeständigkeit verhindert. Als Ergebnis wird das Senken der Bruchspannung unterdrückt und die Bruchspannung wird weiter verbessert.
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Als spezifische Struktur der mechanischen Sicherung der vorliegenden Erfindung wird diese zwischen zwei Energieübertragungswellen geschaltet und umfasst einen inneren Wulstrand, der an einer Energieübertragungswelle befestigt ist, einen äusseren Rand, der an der anderen Energieübertragungswelle befestigt ist und mehrere Arme, um inneren Rand und äusseren Rand zu verbinden, die integral gebildet werden.
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Gemäss dieser mechanischen Sicherung bilden die Arme die Bruchteile und die Arme sind mit dem inneren Rand und dem äusseren Rand integriert. Wegen der Einkörperstruktur aus auf Fe basierender Sinterlegierung werden das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis der Arme (Bruchteile) und die mechanische Festigkeit vom inneren Rand und äusseren Rand auf hohem Grad erhalten und ein weiteres Montageverfahren ist nicht notwendig. Eine solche mechanische Sicherung wird z. B. als Wellenkupplung verwendet.
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Das Herstellungsverfahren der mechanischen Sicherung der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren, das für die mechanische Sicherung der vorliegenden Erfindung optimal ist und umfasst eine Kompressionsformstufe zum Verdichten und Formen in eine spezifische Form durch Verwendung eines Mischpulvers aus Eisenpulver und Nickelpulver, Kupferpulver, Molybdänpulver, Ferromanganpulver oder Ferrochrompulver, um den Gehalt an mindestens einem der Elemente Ni, Cr, Mo, Mn und Cu auf 0,7 bis 5 Masseprozent einzustellen, und Graphitpulver mit einem C-Gehalt von 0,1 bis 0,7 Masseprozent; eine Sinterstufe, um den grünen Pressling, der bei der Druckformstufe erhalten wird, zu sintern und eine Dampfbehandlungsstufe, um den gesinterten Pressling, der bei dem Sinterverfahren erhalten wird, mit Dampf zu behandeln.
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Bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist das Materialpulver nicht Eisenlegierungspulver, sondern ein Mischpulver, bei dem Pulver eines Additivelements Eisenpulver zugegeben wird. Als Ergebnis wird die metallurgische Verbindung der Eisenteilchen in einem Diffusionsverfahren des Additivelements mit Eisen beim Sintern gefördert und die Ermüdungsfestigkeit wird verbessert, während die Matrix der Legierung verstärkt wird.
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Die Dampfbehandlung ist eine Behandlung, um Eisenoxid (Fe3O4) in einer Atmosphäre mit hoher Temperatur und Dampf (z. B. 370° bis 380°C) in dem gesinterten Pressling zu bilden und der Dampf durchdringt von der Oberflächenschicht aus den gesinterten Pressling bis zum inneren Teil, erreicht die Oberflächenschicht und die Poreninnenwand und diese Teile rosten und eine Eisenoxid-(Fe3O4)Phase wird gebildet. Eine solche Eisenoxidphase bildet runde Poren, wie oben erwähnt und die Kerbschlagempfindlichkeit wird gering. Als Ergebnis wird die Zugfestigkeit gesenkt, aber die Ermüdungsfestigkeit verbessert und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis wird höher. Die Dampfbehandlung kann unter Verwendung eines Gitterbandofens oder eines Tiegelofens, der hohen atmosphärischen Druck aufrechterhalten kann, ausgeführt werden, aber Letzterer ist vorteilhaft, da mehr Oxid in dem tieferen Teil gebildet werden kann.
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Als Methode, um runde Poren zu bilden, werden oben die aktivierte Sintermethode, Hochtemperatursintermethode und Flüssigphasensintermethode gezeigt und im Fall der aktivierten Sintermethode muss, da in dem grünen Pressling enthaltenes Graphit durch in dem grünen Pressling enthaltenen Sauerstoff während dem Sintern verbrannt wird und die Menge an bindendem C geringer ist als die Rate des Graphitgehaltes, Graphitpulver zusätzlich zugegeben werden, um den Verlust an C auszugleichen. Die Hochtemperatursintermethode verbraucht mehr Heizenergie und ist daher teuer. Bei der Flüssigphasensintermethode verursacht die übermässige Zugabe eines die flüssige Phase erzeugenden Elements ein Absenken des Dauerfestigkeitsgrenzverhältnisses und damit muss die Zugabemenge sorgfältig kontrolliert werden und auch die Dimensionsunterschiede sind gross und die Disposition der Dimensionen bedarf der sorgfältigen Beachtung.
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Somit sind verschiedene aktivierte Sintermethoden wirksam, aber die Dampfbehandlung erfordert solche Sicherheitsmassnahmen nicht und ist am geeignetesten als Mittel, um eine Eisenoxidphase zu bilden, runde Poren zu bilden und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis zu verbessern.
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Die Herstellungsmethode der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, dass sie weiterhin ein Weichnitrierverfahren nach der Dampfbehandlung umfasst. Wie oben erwähnt, wird durch das Nitrierverfahren Druckeigenspannung erzeugt, die Ermüdungsfestigkeit verbessert und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis weiter erhöht und die Abriebbeständigkeit gleichzeitig verbessert.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren, um mechanische Druckeigenspannung zu liefern, wie Kugelstrahlen, mechanisches Plattieren etc. bevorzugt während des oder nach dem Sinterverfahren, dem Dampfbehandlungsverfahren und dem Weichnitrierverfahren ausgeübt. Wie oben erwähnt, wird durch das Verfahren zur Erzeugung von mechanischer Druckeigenspannung die Ermüdungsbeständigkeit verstärkt und damit das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis verbessert.
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Bei dem letzten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Film aus flockigen Teilchen aus Zink oder Zinkeisenlegierung auf die Oberfläche mit einem mechanischen Plattierverfahren laminiert und die Zusammensetzung wird weiterhin in eine wässrige disperse Lösung eingetaucht, die Metallzinkflocken, Chromsäureanhydrid und Glykol enthält und wird dann erhitzt, so dass die Oberfläche mit einem Zinkchromatfilm beschichtet wird.
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Bei dem mechanischen Plattierverfahren werden zusammengesetzte Teilchen, in denen Zinkteilchen oder Zinkeisenlegierungsteilchen an Eisenteilchen haften, auf die gesinterte Oberfläche des Presslings mit der gleichen Technik, wie Kugelstrahlen, gesprüht und die Oberfläche wird mit einem Film aus flockigen Zinkteilchen oder Zinkeisenlegierungsteilchen laminiert. In diesem Fall werden Eisenkernteilchen durch den Aufprall des Sprühens weggeschlagen. Beim nächsten Verfahren wird durch Eintauchen in eine wässrige disperse Lösung, die Metallzinkflocken, Chromsäureanhydrid und Glykol enthält, und dann durch Erhitzen der Zinkchromatfilm gebacken. Die Temperatur dieses Heizverfahrens ist bevorzugt etwa 300°C und sechswertiges Chrom wird durch organisches Material bei diesem Heizverfahren reduziert und wasserunlösliches amorphes nCrO3 × mCr2O3 wird erzeugt, das als Bindemittel dient und laminierte Zinkflocken werden wechselseitig gebunden und ein Zinkchromatfilm wird gebildet.
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Die mechanische Sicherung, die auf diese Weise mit dem Zinkchromatfilm beschichtet wird, hat wirksam versiegelte Oberflächenporen, wie oben erwähnt, und die Oxidation wird durch den Zinkchromatfilm verhindert, der eine bessere Korrosionsbeständigkeit hat, und ein Absenken der Bruchspannung wird unterdrückt und die Bruchspannung wird weiter verbessert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Vorderansicht einer mechanischen Sicherung gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt eine scheibenförmige mechanische Sicherung 1 aus einer auf Fe basierenden Sinterlegierung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die mechanische Sicherung 1 ist zwischen zwei Energieübertragungswellen, die nicht gezeigt sind, zwischengeschaltet und umfasst einen inneren Rand 2, um ein Ende einer Energieübertragungswelle zu fixieren, einen äusseren Rand 3, um das Ende der anderen Energieübertragungswelle zu fixieren und mehrere (in diesem Fall drei) Arme 4 um den inneren Rand 2 und den äusseren Rand 3 zu verbinden, die integral gebildet werden.
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Der innere Rand 2 und der äussere Rand 3 sind durch mehrere (in diesem Fall 3) kreisförmige Schlitze 5, die zwischen ihnen gebildet werden, geteilt und eine innere periphere Seite der Schlitze 5 ist der innere Rand 2 und eine äussere periphere Seite ist der äussere Rand 3. Benachbarte Schlitze 5 bilden Arme 4, die sich in radialer Richtung erstrecken. Die Arme 4 bilden Scherflächen und am inneren peripheren Seitenende wird ein Flaschenhalsteil gebildet, der eng ist, der von einer halbkreisförmigen Kerbe 5a, die einen Teil der Schlitze 5 bildet, gehalten wird und dieser Flaschenhalsanteil ist in einen Bruchteil 6 eingesetzt. Der innere Rand 2 und der äussere Rand 3 haben eine spezifische Wanddicke, um die Festigkeit sicherzustellen, die als Strukturglied notwendig ist.
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Ein Hammerauge oder Wellenloch 7 wird in der Mitte des inneren Rands 2 gebildet und ein Innengewinde 7a wird im inneren Umfang des Wellenlochs 7 gebildet zum Eingriff in ein Aussengewinde, das am Führungsende der einen Energieübertragungswelle gebildet wird. Das Innengewinde 7a wird nach dem Sintern gebildet. Andererseits werden der äussere Rand 3, Bolzenlöcher 8 zur Fixierung der anderen Energieübertragungswelle an Positionen, die den Schlitzen 5 entsprechen, gebildet.
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Bei der mechanischen Sicherung 1 wird eine Energieübertragungswelle am inneren Rand 2 fixiert, indem das Aussengewinde am Führungsende des Innengewindes 7a angezogen wird und die andere Energieübertragungswelle wird an dem äusseren Rand 3 fixiert, indem Bolzen durch die Bolzenlöcher 8 getrieben werden. Das bedeutet, die zwei Energieübertragungswellen werden koaxial durch die mechanische Sicherung 1 gekuppelt.
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Auf diese Weise wird z. B. Drehenergie von der am inneren Rand 2 fixierten Energieübertragungswelle auf die am äusseren Rand 3 fixierte Energieübertragungswelle über die mechanische Sicherung 1 übertragen. In der Mitte der Übertragung der Drehkraft wird, wenn eine grosse Differenz zwischen den zwei Wellen verursacht wird, und eine spezifische Bruchspannung auf das Bruchglied 6 ausgeübt wird, das Bruchglied 6 gebrochen und die Energieübertragung durch Kraft abgebrochen.
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Beispiele
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Die Wirkung der vorliegenden Erfindung wird durch die Beispiele gezeigt. In der vorliegenden Erläuterung bezieht sich die Prozentangabe im Hinblick auf die Mischrate oder die Zusammensetzung auf Masseprozent.
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(1) Dampfbehandlung und Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis.
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Ein Mischpulver aus Eisenpulver wurde hergestellt, dem 0,5% Graphitpulver, 2,0% Kupferpulver und 0,75% Zinkstearatpulver zugegeben wurde und dieses Pulver wurde in einer Stanzvorrichtung auf eine Dichte von 6.5 g/cm
3 verdichtet und ein grüner Pressling erhalten. Dieser grüne Pressling wurde in reduzierender Gasathmosphäre bei 1130°C gesintert und ein Sinterpressling wurde erhalten, der C-Gehalt in diesem Sinterpressling war 0,3% gemäß der Untersuchung der Metalltextur. Der erhaltene Sinterpressling wurde geschnitten und Stücke für den Zugtext und Stücke für den Drehbiegeermüdungstest gemäß Ono wurden vorbereitet. Teststücke des Beispiels wurden in Dampf mit 570°C in einem Gitterbandofen und einem Tiegelofen behandelt. Bei jedem Teststück wurde die Zugfestigkeit, Drehbiegeermüdungsfestigkeit und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis (Drehbiegeermüdungsfestigkeit: Zugfestigkeit) gemessen. Die Metalltextur von jedem Teststück wurde 400-fach vergrößert und die aufgenommenen Bilder wurden mit Bildanalysesoftware (Handelsname: Win ROOF, hergestellt von Mitani Inc.), analysiert und die Fläche von Poren und die periphere Länge von Poren wurde gemessen und die Rundheit bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
| Dampfbehandlung | Rundheit | Zugfestigkeit (MPa) | Ermüdungsfestigkeit (MPa) | Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis |
| nicht behandelt | 0,0033 | 363 | 99 | 0,273 |
| Gitterbandofen (570°C × 5 Min) | 0,0040 | 334 | 121 | 0,362 |
| Gitterbandofen (570°C × 15 min) | 0,0077 | 316 | 137 | 0,434 |
| Tigelofen (570°C × 180 min) | 0,0125 | 305 | 149 | 0,489 |
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Wie sich aus Tabelle 1 ergibt, wird durch die Dampfbehandlung die Zugfestigkeit gesenkt, aber die Rundheit verbessert und die Ermüdungsfestigkeit verbessert und damit das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis erhöht. Das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis der Teststücke unter Verwendung des Tiegelofens ist höher als das unter Verwendung des Gitterbandofens. Bei diesem Beispiel war im Vergleich zu der Probe ohne Behandlung das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis um etwa 80% beim Maximum verbessert. Wenn die Rundheit 0,004 oder mehr war, wurde eine verbessernde Wirkung auf das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis bestätigt.
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(2) Metalladditivelement und Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis
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Metallpulver oder Eisenlegierungspulver wurde zugegeben, so dass der Gehalt an einem Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ni, Cu, Mo, Cr und Mn 0,1%, 0,7%, 2%, 5% und 6% war, wobei der Gehalt an Graphitpulver und Zinkstearatpulver, die zu Eisenpulver zugegeben wurden, auf 0,5% bzw. 0,75% fest blieb, und Proben Nr. 1 bis 15 aus Mischpulver wurden hergestellt, wie in Tabelle 2 gezeigt. Jedes Mischpulver wurde mit der Stanzanordnung auf eine Dichte von 6,5 g/cm
3 komprimiert und ein grüner Pressling wurde erhalten und der grüne Pressling wurde in reduzierender Gasatmosphäre bei 1130°C gesintert und ein Sinterpressling wurde erhalten. Der C-Gehalt in dem Sinterpressling war 0,3% gemäß Untersuchung der Metalltextur. Der erhaltene Sinterpressling wurde geschnitten und Zugteststücke und Drehbiegeermüdungsteststücke gemäß Ono wurden vorbereitet. Die Teststücke wurden in Dampf mit 570°C in einem Gitterbandofen behandelt. Bei jedem Teststück wurden die Zugfestigkeit, die Drehbiegeermüdungsfestigkeit und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
| Probe Nr. | Additivelement | Gehalt (Masse%) | Zugfestigkeit (MPa) | Ermüdungsfestigkeit (MPa) | Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis |
| 1
2
3
4
5 | Ni | 0,1
0,7
2,0
5,0
6,0 | 240
305
379
470
520 | 75
120
164
168
168 | 0,31
0,39
0,43
0,36
0,32 |
| 6
7
8
9
10 | Cu | 0,1
0,7
2,0
5,0
6,0 | 200
255
316
400
440 | 60
90
137
140
141 | 0,30
0,35
0,43
0,35
0,32 |
| 11
12
13
14
15 | Mo | 0,1
0,7
2,0
5,0
6,0 | 160
207
253
321
359 | 50
83
110
112
113 | 0,31
0,40
0,43
0,35
0,31 |
| 16
17
18
19
20 | Cr | 0,1
0,7
2,0
5,0
6,0 | 150
192
237
300
330 | 45
77
103
105
106 | 0,30
0,40
0,43
0,35
0,32 |
| 21
22
23
24
25 | Mn | 0,1
0,7
2,0
5,0
6,0 | 140
185
221
284
308 | 38
65
96
98
99 | 0,27
0,35
0,43
0,35
0,32 |
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Wie sich aus Tabelle 2 ergibt, ist die Verbesserungsrate der Zugfestigkeit hoch bis zu einem Gehalt von etwa 2% bei allen Elementen und wird eher mäßig bei höheren Gehalten. Von den Elementen trägt Ni am meisten zur Verbesserung der Zugfestigkeit bei und die verbessernde Wirkung wird kleiner in der Reihenfolge Cu, Mo, Cr und Mn. Es ist daher möglich, den Grad an statischer Festigkeit einzustellen durch die Art des Additivelements. Die Relation von Additivelement und seinem Gehalt zu der Ermüdungsfestigkeit ist ähnlich der der Zugfestigkeit.
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Das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis wird ohne Additivelement als < 0,3 vorhergesagt. Wenn der Gehalt an Additivelement ansteigt, wird das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis höher und erreicht ein Maximum von 0,43 bei einem Gehalt von 2 bis 3,5% und nimmt bei höheren Gehalten ab. Der Bereich des Gehalts für das Additivelement zur Verbesserung des Dauerfestigkeitsgrenzverhältnisses auf 0,35 oder mehr ist 0,7 bis 5%.
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(3) C-Gehalt und Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis
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Bei gleichbleibendem Gehalt an Kupferpulver und Zinkstearatpulver in Eisenpulver mit 2,0 bzw. 0,75% wurden Mischpulver hergestellt, bei denen der Gehalt an Graphitpulver verändert wurde, d. h. 0,2%, 0,3%, 0,5%, 1% und 1,1%. Diese Mischpulver wurden verdichtet, gesintert und mit Dampf auf gleiche Weise wie in (2) behandelt und Teststücke wurden erhalten. Die C-Gehalte bei diesen Teststücken waren 0,02%, 0,10%, 0.30%, 0,70% bzw. 0,80%. Die Metalltextur der Probe mit 0,02% C konnte nicht untersucht werden und wurde chemisch analysiert. Bei anderen Proben wurde der C-Gehalt durch Metalltextur bestimmt. Bei jedem Teststück wurden die Zugfestigkeit, Drehbiegeermüdungsfestigkeit und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
| C-Gehalt (Masse%) | Zugfestigkeit (MPa) | Ermüdungsfestigkeit (MPa) | Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis |
| 0,02 | 120 | 36 | 0,30 |
| 0,10 | 208 | 81 | 0,39 |
| 0,30 | 316 | 137 | 0,43 |
| 0,70 | 431 | 151 | 0,35 |
| 0,80 | 151 | 151 | 0,35 |
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Wie sich aus Tabelle 3 ergibt, wird, wenn der C-Gehalt in einem Bereich von 0,10 bis 0,70% liegt, das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis 0,35 oder mehr, das Maximum von 0,43 wird bei einem C-Gehalt von 0,3 bis 0,5% erhalten. Um ein relativ hohes Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis sicherzustellen, sollte der C-Gehalt in einem Bereich von 0,15 bis 0,6% liegen.
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(4) Weichnitrierung und Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis.
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Ein Mischpulver aus Eisenpulver wurde hergestellt, dem 0,5% Graphitpulver, 2,0% Kupferpulver und 0,75% Zinkstearatpulver zugegeben wurden und dieses Mischpulver wurde verdichtet, gesintert und in Dampf auf gleiche Weise wie in (2), behandelt und Teststücke wurden erhalten. Als Gasweichnitrierbehandlung wurden die Teststücke in Ammoniakgas 60 Minuten lang auf 580°C erhitzt. Bei dem mit Gas weich nitrierten Stück und dem Kontrollstück (nur Dampfbehandlung) wurden die Zugfestigkeit, die Drehbiegeermüdungsfestigkeit und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
| Gasweich-Nitrierung | Zugfestigkeit (MPa) | Ermüdungsfestigkeit (MPa) | Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis |
| nicht behandelt | 316 | 137 | 0,43 |
| behandelt | 302 | 159 | 0,53 |
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Wie sich aus Tabelle 4 ergibt, wurde durch die Gasweichnitrierbehandlung die Ermüdungsfestigkeit verbessert und es wurde bestätigt, dass das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis erheblich verbessert war. Es wird angenommen, dass durch die Gasweichnitrierbehandlung Druckeigenspannung vermittelt wird.
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(5) Zinkchromatbehandlung und Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis
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Bei Probe Nr. 8 (dampfbehandelt) in Tabelle 2 wurde eine Zinkchromatbehandlung angewendet. Für diese Behandlung wurde Dacrodized (Markenzeichen), das von Dacro Shamrock Japan Co., Ltd. erzeugt wird, verwendet. Bei der Behandlung wurden zuerst zusammengesetzte Teilchen aus Zinkeisenlegierungsteilchen mit der gleichen Technik wie Kugelstrahlen, aufgesprüht und ein Film aus flockenartigen Zinkeisenlegierungsteilchen wurde auf der Oberfläche durch mechanische Beschichtung laminiert. Dann wurde in eine wässrige disperse Lösung, die Metallzinkflocken, Chromsäureanhydrid und Glykol enthielt, eingetaucht und 12 Stunden auf 300°C erhitzt und ein Zinkchromatfilm wurde gebacken.
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Bei den Proben mit und ohne Zinkchromatbehandlung (beide von Probe 8 in Tabelle 2 genommen), wurde ein Salzsprühtest gemäß JIS Z 2371 200 Stunden lang durchgeführt und die Zugfestigkeit, Drehbiegeermüdungsfestigkeit und das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
| Zinkchromatbehandlung | Zugfestigkeit (MPa) | Ermüdungsfestigkeit (MPa) | Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis |
| nicht behandelt | 148 | 44 | 0,30 |
| behandelt | 316 | 137 | 0,43 |
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Ein Vergleich von Probe Nr. 8 zwischen Tabelle 5 und Tabelle 2 zeigt, dass das mit Zinkchromat behandelte Teststück bezüglich des Dauerfestigkeitsgrenzverhältnisses nach dem Salzsprühtest nicht verändert war, es ist aber bekannt, dass die Zugfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit bei dem Teststück ohne Behandlung extrem gesenkt war und dass auch das Dauerfestigkeitsgrenzverhältnis erniedrigt war. Bei der behandelten Probe wurde beobachtet, dass das Aussehen eine silberweiße Farbe behielt nach dem Salzsprühtest und es wurde festgestellt, dass die Oberfläche versiegelt war und die Korrosionsbeständigkeit verbessert war. Im Gegensatz dazu sammelte sich bei der Kontrollprobe roter Rost auf der Oberfläche und es wird davon ausgegangen, dass Rost tiefer nach innen sich ausbreitet, da die Zugfestigkeit und die Ermüdungsfestigkeit gesenkt waren.
