DE2024319A1

DE2024319A1 - Process for the production of tooth or worm wheels

Info

Publication number: DE2024319A1
Application number: DE19702024319
Authority: DE
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1969-05-22
Filing date: 1970-05-19
Publication date: 1971-03-04
Also published as: DE7018566U; FR2048705A5

Description

Verfahren zur Herstellung von Zahn- oder Sehne okenrädernProcess for the production of dental or Tendon okenwheels

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Zahnrädern, in erster linie Schneckenrädern, deren Zahnflanken mit einer Verschleißschicht versehen sind.The invention "relates to a process for the production of
Gear wheels, primarily worm wheels, the tooth flanks of which are provided with a wear layer.

In Schneckengetrieben und gewissen Arten von Zahnradgetrieben kommt ein Gleiten zwischen zwei zusammenwirkenden Flanken zustande, was einen Werkstoff mit guten Gleiteigensehaften erfordert. Kleinere Schneckenrädern werden gewöhnlich ganz aus Bronze hergestellt, während größere Schneckenräder mit einem Bronzering ausgeführt werden, der von einem Kern aus einem anderen, billigeren Material getragen wird. Aufgrund des hohen Bronzepreises ist es wünschenswert, den Bronzeverbrauch einzuschränken. Da man Bronze in Schneckenrädern aufgrund ihrer guten Gleiteigenschaften in Kombination mit einer Schneekenechraube z.B. aus Stahl verwendet, brauchen im Prinzip nur die Zahnflanken dee Schneckenrades aus Bronze zu sein. Bieher bekannte Methoden zum Beschichten von Zahn-In worm gears and certain types of gear drives, there is sliding between two interacting flanks comes about, which requires a material with good sliding properties. Smaller worm gears usually become whole made of bronze, while larger worm gears are made with a bronze ring that extends from a core another, cheaper material is worn. Because of the high price of bronze, it is desirable to reduce the bronze consumption to restrict. Because bronze is used in worm gears due to its good sliding properties in combination with a Schneekenech screw e.g. made of steel in principle only the tooth flanks of the worm wheel made of bronze to be. Previously known methods for coating dental

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und Schneckenrädern mit dünnen Verschleißachichten aus Bronze oder anderem geeigneten Material haben zu keinen zufriedenstellenden Resultaten geführt. Unter anderem hat man keine ausreichend gute Bindung an der Metallunterlage erhalten können oder die Dichte, Reinheit, Festigkeit oder Verschleißstärke der aufgetragenen Vemhleißschicht war unzureichend.and worm gears with thin wear layers made of bronze or other suitable material have not given satisfactory results. Among other things, you don't have any can maintain a sufficiently good bond to the metal base or the density, purity, strength or wear resistance the applied wear layer was insufficient.

Gemäß der Erfindung werden die ^ahnflanken eines unterdimensionierten, bearbeiteten Zahn- oder Schneckenrades mittels thermischen Aufspritzens mit einer Verschleißschicht belegt, wonach das beschichtete Rad auf eine solche Temperatur erwärmt wird, daß das Material der Verschleißschicht sintert. Danach wird das Rad auf seine richtigen Maße bearbeitet, Das Sintern wird vorzugsweise in reduzierender Atmosphäre, z.B. Wasserstoff gasatmosphäre, ausgeführt. Der Kern kann aus Stahl und die Verschleißschicht aus Bronze bestehen. Um eine gute Haftfähigkeit zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die zu belegende Fläche unregelmäßig ist. Unregelmäßigkeiten, die das Anhaften verbessern, können beim Zahnfräsen verursacht werden, aber es ist denkbar, die Fläche aufzurauhen, z.B. durch Sandstrahlbehandlung. Die Verschleißschicht kann aus Zinnbronze mit 5,0-12,0 # Sn und 88-95 $ Ou oder Phosphorbronze mit 5,0-12,0 # Sn, 0,1-0,8 # P und 88-95 $ Ou bestehen. Bronzeschichten werden bei einer Temperatur von 750-1100 ⁰CAccording to the invention, the tooth flanks of an undersized, machined gear or worm wheel are covered with a wear layer by means of thermal spraying, after which the coated wheel is heated to a temperature such that the material of the wear layer sinters. Then the wheel is machined to its correct dimensions. The sintering is preferably carried out in a reducing atmosphere, for example a hydrogen gas atmosphere. The core can consist of steel and the wear layer of bronze. In order to achieve good adhesion, it is advisable that the surface to be covered is irregular. Irregularities that improve adhesion can be caused by milling the teeth, but it is conceivable to roughen the surface, for example by sandblasting. The wear layer can be tin bronze with 5.0-12.0 # Sn and 88-95 $ Ou or phosphor bronze with 5.0-12.0 # Sn, 0.1-0.8 # P and 88-95 $ Ou . Bronze layers are at a temperature of 750-1100 ⁰ C

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gesintert. Bei Verschleißschichten aus Phosphorbronze oder einer Pseudolegierung aus Stahl/Phosphorbronze hat ein 2-stündiges Sintern in Wasserstoffgasatmosphäre oder einer Mischgasatmosphäre mit Wasserstoff und Stickstoff bei 950 ⁰C eine dichte und verschleißstarke Schicht mit guter Bindung zu dem darunterliegenden Material ergeben. Auch sogenannte Pseudolegierungen sind zum Auftragen einer Verschleißschicht geeignet, z.B. niedriglegierter Stahl/Monelmetall, hochlegierter Stahl/Monelmetall, niedriglegierter Stahl/Phosphorbronze, hochlegierter Stahl/Phosphorbronze, Stahl/Molybdän, Stahl/Wolfram oder Stahl/fantal.sintered. In the case of wear layers made of phosphor bronze or a pseudo-alloy made of steel / phosphor bronze, sintering for 2 hours in a hydrogen gas atmosphere or a mixed gas atmosphere with hydrogen and nitrogen at 950 ^° C. produced a dense and wear-resistant layer with good bonding to the underlying material. So-called pseudo-alloys are also suitable for applying a wear layer, e.g. low-alloy steel / Monel metal, high-alloy steel / Monel metal, low-alloy steel / phosphor bronze, high-alloy steel / phosphor bronze, steel / molybdenum, steel / tungsten or steel / fantal.

Die Erfindung betrifft auch ein Schnecken- oder Zahnrad mit Zahnflanken, die nach diesem Verfahren mit einer Außenschicht belegt sind.The invention also relates to a worm or gear wheel with tooth flanks, which according to this method is provided with an outer layer are occupied.

Mit thermischem Spritzen ist llammenspritzen (Gasspritzen) unter Zufuhr von Zusatzmaterial in Form von Pulver (Pulver- M spritzen) oder in Form von Draht (Drahtspritzen), LiehiäDgenspritzen (elektrisches Spritzen) und Plasmaspritzen unter Zufuhr von Zusatzmaterial in Form von Draht oder Pulver gemeint.With thermal spraying llammenspritzen (spraying) is (spray powder M) under supply of additional material in the form of powder or in the form of wire (wire spraying), LiehiäDgenspritzen (electric spray), and plasma spraying is meant by supply of additional material in the form of wire or powder.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in denen sehr schematisch ein Querschnitt durch eine Verschleißschicht gezeigt ist, die auf eine UnterlageThe invention is described in more detail below with reference to the drawing, in which, very schematically, a cross section through a wear layer is shown resting on a backing

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aus homogenen Material, z.B. Stahl, aufgetragen ist. Fig. 1 zeigt eine durch thermisches Spritzen aufgetragene Schicht, die nicht nachtearbeitet ist, und Fig. 2 zeigt dieselbe Schicht nach einer Wärmebehandlung, bei der die Außenschicht sintert, so daß ein homogenes Material entsteht.made of homogeneous material, e.g. steel. Fig. 1 shows a layer applied by thermal spraying, which has not been reworked, and FIG. 2 shows the same layer after a heat treatment in which the outer layer sinters, so that a homogeneous material is created.

In den Figuren bezeichnet 1 einen Tei^ines unterdimensionierten, bearbeiteten Zahns eines Schneckenrades._i Der Zahn ist so bearbeitet, daß seine Oberfläche unregelmäßig ist, damit aufgetragenes Material gut an dem Material haften kann. Beim thermischen Spritzen werden geschmolzene Metalltropfen auf die zu beschichtende Unterlage geschleudert. Beim Kontakt mit dieser Unterlage werden die Tropfen platt. Da sie auf dem Weg zur Unterlage teils abkühlen, teils leicht oxydieren, bildet sich auf der Oberfläche oft eine Oxydschicht und das äußere Material erstarrt teilweise. Beim Kontakt mit der Unterlage werden die Tropfen plattgedrückt und die Oxydschicht sowie die teilweise erstarrte Außenschicht platzen, so daß geschmolzenes Metall die Unterlage trifft und der Tropfen dadurch haften bleibt. Die Tropfen bilden Schuppen 2 und bauen eine poröse Schicht 3 mit Hohlräumen 4 zwischen den Schuppen auf, wie schematisch in der Figur gezeigt ist. Bei der nachfolgenden Wärmebehandlung sintert die Außenschicht zu einer relativ homogenen und oxydfreien Schicht 5» wie in Fig. 2 gezeigt ist, indem die Oxyde in der reduzierenden Atmosphäre reduziert werden und die Hohlräume 6 eine abgerundete, besten-In the figures, 1 denotes a part of an undersized, machined tooth of a worm wheel. _i The tooth is machined so that its surface is irregular so that applied material can adhere well to the material. With thermal spraying, molten metal droplets are thrown onto the substrate to be coated. The drops flatten when they come into contact with this surface. Since they partly cool down and partly oxidize slightly on the way to the base, an oxide layer often forms on the surface and the outer material partly solidifies. Upon contact with the substrate, the drops are flattened and the oxide layer and the partially solidified outer layer burst, so that molten metal hits the substrate and the drop thereby adheres. The droplets form scales 2 and build up a porous layer 3 with cavities 4 between the scales, as shown schematically in the figure. During the subsequent heat treatment, the outer layer sinters to form a relatively homogeneous and oxide-free layer 5 », as shown in FIG.

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'.', ■.-'■ ■'.■■' '- 5 - ■■■/■.■' .· /.. / '' -'. falls sphärische Form erhalten und ihr Volumen verkleinern.'.', ■ .- '■ ■'. ■■ '' - 5 - ■■■ / ■. ■ '. · / .. /' '-'. if obtained spherical shape and reduce their volume.

Daß die Erfindung einen wesentlichen technisch-wirtschaftlichen Portschritt darstellt, geht daraus hervor, daß der Bronzeverbrauch bei der Herstellung von Schneckenrädern im Vergleich mit den jetzigen Herstellungsmethoden um mehr als 75 $ reduziert werden kann.That the invention is an essential technical-economic Port step represents, it can be seen from the fact that the bronze consumption in the manufacture of worm gears in comparison Reduced by more than $ 75 using current manufacturing methods can be.

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Claims

Claims;

/ I. ) Method of manufacturing gears or worm gears with a core made of one material and a wear layer on the tooth flanks made of another material, characterized in that an undersized, machined gear or worm wheel by means of thermal spraying is covered with a wear layer that the coated wheel is heated to such a temperature that the material sinters in the wear layer and that the wheel is then machined to its correct dimensions.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sintering is carried out in a reducing atmosphere.

3. The method according to claim 2, characterized in that the sintering in an atmosphere containing hydrogen gas is performed.

4. The method according to claim 1, characterized in that the core made of steel and the wear seal made of bronze consists.

5. The method according to claim 4, characterized in that the wear layer consists of tin bronze with 5.0-12.0 $> Sn and 88-95 # Ou.

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6. The method according to claim 4, characterized in that the wear layer consists of phosphorus bronze with 5.0-12.0 $ Sn, 0.1-0.8 $> P and 88-95 % Cu.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the wear layer in a hydrogen gas atmosphere "at a temperature of 750-1100 ⁰ C, preferably 900-1000 ⁰ G, is sintered.

8. The method according to claim 1, characterized in that the wear layer consists of a so-called pseudo-alloy, "for example low-alloy steel / Monel metal, high-alloy steel / monel metal, low-alloy steel / phosphor bronze, high-alloy steel / phosphor bronze, steel / Molybdenum, steel / tungsten or steel / tantalum.

9. gear or worm wheel, manufactured according to claim 1 to 7, characterized in that the tooth flanks are covered with a wear layer made of bronze.

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