JP2010537048A - Manufacturing method of forged carburized metal powder parts - Google Patents

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Abstract

本発明は、選択的に浸炭されていない金属粉末部品の製造方法を提供する。この製造方法は、金属粉末を、硬化層深さ硬度表面を形成する1以上の第1表面と、鍛造前に除去されるべき浸炭部を形成する1以上の第2表面と、を備えたプリフォームに圧縮する圧縮ステップと、前記プリフォームを順次に又は同時に焼結・浸炭する浸炭ステップと、前記プリフォームにおける前記1以上の第2表面から前記浸炭部を除去する除去ステップと、前記プリフォームを鍛造して、鍛造部品を得る鍛造ステップと、前記鍛造部品を冷却する冷却ステップと、を順次行って、改良された鍛造後の特性を有する1以上の第2表面と、表面硬度特性を有する1以上の第1表面を有する鍛造部品を得ることを特徴とする。  The present invention provides a method for producing metal powder parts that are not selectively carburized. In this manufacturing method, a metal powder includes a plug having one or more first surfaces forming a hardened layer depth hardness surface and one or more second surfaces forming a carburized portion to be removed before forging. A compression step for compressing the preform, a carburizing step for sintering or carburizing the preform sequentially or simultaneously, a removal step for removing the carburized portion from the one or more second surfaces of the preform, and the preform One or more second surfaces having improved post-forging characteristics and surface hardness characteristics by sequentially performing a forging step for forging a forged part and a cooling step for cooling the forged part. A forged part having one or more first surfaces is obtained.

Description

本発明は、鍛造金属粉末部品(forged powder metal part)、特に、選択的に浸炭されていない(selectively non-carburized)金属粉末部品、及び、その製造方法に関する。   The present invention relates to a forged powder metal part, in particular a selectively non-carburized metal powder part, and a method of manufacturing the same.

部品を生産するに当たり、費用、時間、及び、段階を減らすことができる製造工程についての要求が存在していた。その製造工程の改善によってもたらされる利益は、先ず製品を改善してより優れた寸法、機械的な、及び/又は、性能特性を有するものとする顧客側の要求によって求められる。例えば、従来の差動サイド歯車(differential side gear)は、以下の性能要求事項のうちいずれか又はその全てを有し得る:寸法精度(dimensional precision)、高せん断強度、及び、ブリネル抵抗性(brinnelling resistance)を要求するスプライン領域(spline area);寸法精度、表面仕上げ、及び、ケース適合性(case compatibility)を要求するハブ(hub)及びスロスト面(thrust face);寸法精度、表面仕上げ、及び、最適化プロファイルを要求する歯車ジオメトリ;及び、耐衝撃性、耐磨耗性、耐剥離性(spalling resistance)、並びに、異なる表面及び芯部冶金(core metallurgies)を要求し得る歯及び芯部の強度。異なる非コンパチブル製造方法、即ち、キャスティング、スチール鍛造、又は、金属粉末鍛造によって、同じ部品、又はそれ以外のものの異なる性能要求を達成する。   In producing parts, there has been a need for a manufacturing process that can reduce cost, time, and steps. The benefits brought about by the improved manufacturing process are sought by customer demand to first improve the product to have better dimensional, mechanical and / or performance characteristics. For example, a conventional differential side gear may have any or all of the following performance requirements: dimensional precision, high shear strength, and brinnelling. spline area that requires resistance; hub and thrust face that require dimensional accuracy, surface finish, and case compatibility; dimensional accuracy, surface finish, and Gear geometry requiring an optimized profile; and impact and wear resistance, spalling resistance, and tooth and core strength that may require different surface and core metallurgies . Different performance requirements of the same part or otherwise are achieved by different non-compatible manufacturing methods, ie casting, steel forging or metal powder forging.

図1によれば、こうした性能要件を満たすために、歯車10は、金属粉末14を鍛造した後、その歯車をケース浸炭してほぼ一定の有効硬化層深さ(effective case depth)16を得ることにより、製造される。各々の(歯車の)歯12に対する一定の有効硬化層深さ16については、図1の部分断面図を参照されたい。特定の硬度(specific hardness)、硬化層深さ、及び、炭素勾配(carbon gradient)を有する十分に緻密な部分(部品)をほぼ一定に浸炭するために制御されるべきパラメーターは一般的に知られている。しかしながら、ほぼ一定の硬化層深さは、鍛造後の製品(post forged product)においては、必ずしも所定の機械的な特性及び所定の機械加工特性を有するものではない。製造工程によって悪影響を受けない点から時間、処理、又は、コストを節約できる、最終製品におけるこれらの性能要件のより良いバランスを取ることが有利であろう。   According to FIG. 1, in order to satisfy such performance requirements, the gear 10 forges the metal powder 14 and then carburizes the gear to obtain a substantially constant effective case depth 16. Is manufactured. For a certain effective hardened layer depth 16 for each (gear) tooth 12, see the partial cross-sectional view of FIG. The parameters to be controlled in order to carburize a substantially dense part (part) with specific hardness, hardened layer depth and carbon gradient almost constant are generally known. ing. However, a substantially constant hardened layer depth does not necessarily have a predetermined mechanical property and a predetermined machining property in a post-forged product. It would be advantageous to better balance these performance requirements in the final product, which saves time, processing, or costs from not being adversely affected by the manufacturing process.

「焼結‐浸炭(sint−carb)」として知られた工程において金属粉末部品の性能要件(performance requirement)を改良するための製造工程が米国特許第3,992,763号(発明の名称:金属粉末部品の製造法)に記載されている。この製造工程によれば、焼結後、鍛造前に浸炭工程を行うことで、最終鍛造製品の臨界壁(critical wall)における硬化層深さを改良し、それにより、ケース硬度を得るために行われる次の熱処理工程をなくす(省く)ことができる。米国特許第4,002,471号(発明の名称:鍛造後熱処理なしに硬化したスケールフリー鍛造金属粉末製品の製造法)には、更なる機械加工、表面処理、又は、急冷後の熱処理を行うことなく、高いRc硬度を有する鍛造鉄粉末系金属製品の製造法が記載されている。   A manufacturing process for improving the performance requirements of metal powder parts in a process known as “sinter-carburization” is described in US Pat. No. 3,992,763 (Title: Metal (Production method of powder parts). According to this manufacturing process, a carburization process is performed after sintering and before forging to improve the hardened layer depth in the critical wall of the final forged product, thereby obtaining case hardness. The subsequent heat treatment step can be eliminated (omitted). U.S. Pat. No. 4,002,471 (invention name: method for producing scale-free forged metal powder product cured without heat treatment after forging) is subjected to further machining, surface treatment or heat treatment after quenching Without mentioning, a method for producing a wrought iron powder-based metal product having a high Rc hardness is described.

米国特許第4,165,243号(発明の名称:選択的に浸炭された鍛造金属粉末部品の製造法)には、焼結の前に部品をマスクするステップ、及び、浸炭と鍛造の間にそのマスキングを除去して、その部品上に選択された浸炭表面を設けるステップを更に含む製造工程が記載されている。   U.S. Pat. No. 4,165,243 (Title for making selectively carburized forged metal powder parts) includes a step of masking parts prior to sintering, and between carburizing and forging. A manufacturing process is described that further includes removing the masking to provide a selected carburized surface on the part.

しかしながら、前述した特許文献には、部品の浸炭表面及び非浸炭表面の改善された製造方法、改善された寸法精度(dimensional precision)、又は、性能特性を提供するものの、鍛造前に浸炭表面を除去することで最終鍛造製品における特定の材料要件を得ることができる工程については、何ら記載されてなく、又、示唆もされていない。また、前述した特許文献には、除去工程により得られる有利でかつ簡単な制御については、何ら記載されてなく、又、示唆もされていない。   However, the above-mentioned patent documents provide improved manufacturing methods, improved dimensional precision, or performance characteristics of the carburized and non-carburized surfaces of parts, but remove the carburized surface before forging. There is no description or suggestion of a process by which specific material requirements in the final forged product can be obtained. Further, the above-described patent document does not describe or suggest any advantageous and simple control obtained by the removal step.

したがって、鍛造前に部品の浸炭表面を除去して、最終鍛造製品に浸炭表面及び非浸炭表面を選択的に残す製造法についてのニーズが存在していた。また、鍛造及び急冷前に部品の浸炭部を戦略的に取り除いて、その部品の有利な鍛造浸炭部を保持しつつも、その部品の非浸炭部に対するより優れた鍛造後加工(post-forging operation)を可能にし、それにより、部品の非浸炭部により強化された公差(tighter tolerance)、改良されたスプライン分類(spline classification)、又は、改良されたせん断抵抗(shear resistance properties)をもたらす製造法についてのニーズが存在していた。また、優れた寸法精度(dimensional precision)又は性能特性(performance feature)を有する部品に対するニーズも存在していた。   Accordingly, there has been a need for a manufacturing method that removes the carburized surface of the part prior to forging and selectively leaves the carburized and non-carburized surface in the final forged product. Also, strategically removing the carburized part of the part before forging and quenching, while retaining the advantageous forged carburized part of the part, while providing better post-forging operation for the non-carburized part of the part. For manufacturing methods that allow for improved tighter tolerance, improved spline classification, or improved shear resistance properties due to the non-carburized part of the part Needs existed. There has also been a need for parts with excellent dimensional precision or performance features.

米国特許第3,992,763号US Pat. No. 3,992,763 米国特許第4,002,471号U.S. Pat. No. 4,002,471 米国特許第4,165,243号U.S. Pat. No. 4,165,243

前述したニーズに対して、本発明は、鍛造前に部品の浸炭表面を取り除いて、改良された性能特性を有する選択的に浸炭された部分と、改良された公差(improved tolerance)及び等級(classification)について改良された鍛造後特性(post forging properties)を有する選択的に浸炭されていない表面と、を残すことを特徴とする歯車及びその製造方法を提供する。   In response to the aforementioned needs, the present invention removes the carburized surface of the part prior to forging, selectively carburized parts with improved performance characteristics, improved tolerance and classification. And a method of manufacturing the same, characterized by leaving a selectively non-carburized surface with improved post forging properties.

具体的に、本発明は、選択的に浸炭されていない金属粉末部品を得るための方法を提供する。この方法は、圧縮ステップ、焼結ステップ、除去ステップ、鍛造ステップ、及び、冷却ステップを含む。金属粉末を圧縮して、1以上の第1表面部(ここで、鍛造部は、ケース硬度深さを有する必要がある。)、及び、1以上の第2表面部(ここで、浸炭部は鍛造前に取り除かれる必要がある。)を有するプリフォーム(preform)を形成する。このプリフォームに焼結及び浸炭工程を施す。浸炭後、プリフォームの1以上の第2表面部を除去して、鍛造及び冷却を行う。鍛造部は、改良されたせん断抵抗(shear resistance properties)を有する1以上の第2表面部と、表面硬度特性(surface hardness properties)を有する1以上の第1表面部を有する。   Specifically, the present invention provides a method for obtaining a metal powder part that is not selectively carburized. The method includes a compression step, a sintering step, a removal step, a forging step, and a cooling step. By compressing the metal powder, one or more first surface portions (where the forged portion needs to have a case hardness depth) and one or more second surface portions (where the carburized portion is A preform having a need to be removed before forging). The preform is subjected to a sintering and carburizing process. After carburizing, one or more second surface portions of the preform are removed, and forging and cooling are performed. The forged portion has one or more second surface portions having improved shear resistance properties and one or more first surface portions having surface hardness properties.

本発明は、本発明の方法に基づいて製造された部品を提供する。この部品は、よりやわらかい非浸炭材部分(softer noncarburized material portion)に基づいて、より改良された公差(tolerancing)及び寸法制御(dimensional control)を提供しつつも、より少ない費用及び時間での鍛造後加工(鍛造後処理)を可能にする非浸炭部(noncarburized portion)を含む。また、この部品は、ほぼネットシェイプに仕上げた焼結−浸炭鍛造(sint-carb forging)製造工程によって得ることができる、改良された耐摩耗性、耐荷重性(load bearing)、耐衝撃性、又は、曲げ疲労のような有利な特性を有する、浸炭部を含む。   The present invention provides a part manufactured according to the method of the present invention. This part is based on a softer noncarburized material portion, providing improved tolerances and dimensional control, while forging at less cost and time It includes a noncarburized portion that allows processing (post-forging treatment). This part also has improved wear resistance, load bearing, impact resistance, which can be obtained through a sint-carb forging manufacturing process with a net-finish finish. Alternatively, it includes a carburized portion having advantageous properties such as bending fatigue.

本発明によれば、改良された性能特性(例えば、耐摩耗性、耐荷重性、耐衝撃性、曲げ疲労等)を有する浸炭部(選択的に浸炭された部分)と、改良された公差特性及び等級特性を有するを非浸炭部(選択的に浸炭されていない部分)と、を備えた金属粉末部品(歯車など)を得ることができる。   According to the present invention, a carburized part (selectively carburized part) having improved performance characteristics (for example, wear resistance, load resistance, impact resistance, bending fatigue, etc.) and improved tolerance characteristics. In addition, it is possible to obtain a metal powder part (such as a gear) having grade characteristics and a non-carburized part (a part that is not selectively carburized).


図1は、ケース浸炭歯車の部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a case carburized gear. 図2は、本発明の具体例に基づいて有利に用いられる可変硬化層深さプロファイルを有する差動サイド歯車の部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a differential side gear having a variable hardened layer depth profile that is advantageously used in accordance with embodiments of the present invention. 図3は、図2の歯車の有効硬化層深さを下回る(below)微細構造を示している。FIG. 3 shows the microstructure below the effective hardened layer depth of the gear of FIG. 図4は、図2の歯車の有効硬化層深さ以内の微細構造を示している。FIG. 4 shows the microstructure within the effective hardened layer depth of the gear of FIG. 図5は、鍛造後に本発明の製品を得るために必要とされる本発明に係る焼結後のプリフォームの等角図(isometric view)である。FIG. 5 is an isometric view of the sintered preform according to the present invention required to obtain the product of the present invention after forging. 図6Aは、浸炭後の図5のプリフォームの部分断面図であり、そして、図6Bは、鍛造前に除去工程によって図6Aのプリフォームから取り除かれるべき浸炭部の部分断面図である。6A is a partial cross-sectional view of the preform of FIG. 5 after carburizing, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view of the carburized portion to be removed from the preform of FIG. 6A by a removal process prior to forging. 図7は、本発明の具体例に基づいて図6Bのプリフォームから造られた差動サイド歯車の等角図である。FIG. 7 is an isometric view of a differential side gear made from the preform of FIG. 6B in accordance with an embodiment of the present invention. 図8は、本発明の具体例に係る可変硬化層深さ金属粉末歯車の製造工程を概略的に示したものである。FIG. 8 schematically shows a manufacturing process of a variable hardened layer depth metal powder gear according to a specific example of the present invention. 鍛造浸炭金属粉末部品を製造するための本発明の具体例(製造工程)を概略的に示したものである。The example (manufacturing process) of this invention for manufacturing a forged carburized metal powder component is shown roughly.

本発明をよりよく理解してもらうために、これから添付した図面等に基づいて本発明の具体例を説明していく。   For better understanding of the present invention, specific examples of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

図面において、同じ符号は、同様の部品を表す。したがって、異なる図面において同様の符号が付される場合がある。一部の例においては、明確さなどの点から、異なる図面における同様の部品について異なる符号を付する場合もあり得る。   In the drawings, the same reference numerals denote similar parts. Accordingly, the same reference numerals may be given in different drawings. In some examples, similar parts in different drawings may be numbered differently for reasons such as clarity.

図2は、本発明の利点に基づく可変硬化層深さプロファイル(variable case depth profile)58を有する差動サイド歯車50の部分断面図である。図7は、本発明に基づいて図6Bのプリフォームから造られた差動サイド歯車50の等角図である。選択的に浸炭されていない(selectively non-carburized)金属粉末部品を得るという本発明の特徴を論ずる前に、本発明の特徴の一つである可変硬化層深さプロファイル58を有する歯車50について説明する。   FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a differential side gear 50 having a variable case depth profile 58 in accordance with the advantages of the present invention. FIG. 7 is an isometric view of a differential side gear 50 made from the preform of FIG. 6B in accordance with the present invention. Before discussing the features of the present invention to obtain selectively non-carburized metal powder parts, a gear 50 having a variable hardened layer depth profile 58 that is one of the features of the present invention will be described. To do.

差動サイド歯車50は、その歯車50の浸炭部に形成された可変硬化層深さプロファイル58、及び、複数の歯52を含む。複数の歯52の各歯は、第1表面54、及び、歯の芯部(core)又は根(root)56を有する。差動サイド歯車50は、回転軸60を有する。ここで、歯52は、歯車の回転軸と概して同じ方向に半径方向に延設されているが、前記回転軸に対して傾いている。この差動サイド歯車50は、回転軸60と軸方向に合わせられた、軸方向のスプライン内部領域(axially splined internal section)62を備えている。この内部領域62は、歯車50の非浸炭部に形成されている。その非浸炭部は、ここに述べたように、鍛造前にプリフォームの浸炭部を取り除くことによって選択的に得られる。   The differential side gear 50 includes a variable hardened layer depth profile 58 formed in the carburized portion of the gear 50 and a plurality of teeth 52. Each tooth of the plurality of teeth 52 has a first surface 54 and a tooth core or root 56. The differential side gear 50 has a rotation shaft 60. Here, the teeth 52 extend radially in the same direction as the rotation axis of the gear, but are inclined with respect to the rotation axis. The differential side gear 50 includes an axially splined internal section 62 that is axially aligned with the rotary shaft 60. This internal region 62 is formed in the non-carburized portion of the gear 50. The non-carburized portion is selectively obtained by removing the carburized portion of the preform before forging as described herein.

可変硬化層深さプロファイル58は、複数の歯52に形成されている。可変硬化層深さプロファイル58は、第1表面54により良い耐歯磨耗性(tooth wear resistance)を、そして、歯根56により良い耐衝撃性(impact resistance)を有する歯車を提供することができる。この可変硬化層深さプロファイル58は、(歯車の)鍛造前の炭素拡散(carbon diffusion)によって、鍛造後に得られる有効硬化層深さプロファイルであり得る。したがって、可変硬化層深さプロファイル58は、この明細書に記載した鍛造工程によって得ることができる。   The variable hardened layer depth profile 58 is formed on the plurality of teeth 52. The variable hardened layer depth profile 58 can provide a gear having better tooth wear resistance on the first surface 54 and better impact resistance on the root 56. This variable hardened layer depth profile 58 can be an effective hardened layer depth profile obtained after forging by carbon diffusion before forging (of the gear). Therefore, the variable hardened layer depth profile 58 can be obtained by the forging process described in this specification.

差動サイド歯車50に関してプロセスを説明するが、可変硬化層深さプロファイル58は、かさ歯車(bevel gear)、差動歯車(differential gear)、又は、ピニオン歯車(小歯車)を含めて様々な歯車又は部品に対しても得ることができる。   Although the process will be described with respect to differential side gear 50, variable hardened layer depth profile 58 may be used for various gears including bevel gears, differential gears, or pinion gears (small gears). Alternatively, it can be obtained for parts.

この差動サイド歯車50は、低合金の(low alloy)、十分に圧縮された(fully compacted)鉄金属粉末材料で構成され得る。しかしながら、その歯車は、様々な種の鍛造金属粉末スチールで構成され得る。   The differential side gear 50 may be constructed of a low alloy, fully compacted iron metal powder material. However, the gear can be composed of various types of forged metal powder steel.

図2によれば、差動サイド歯車50における各々の歯の第1表面54は、先端面(tip surface)64、ピッチ線表面(pitch line surface)66、根フィレット表面(root fillet surface)68、及び、根直径(rootdiameter)又はランド表面(land surface)70を含んでいる。可変硬化層深さプロファイル58は、先端面64において2.4mm、ピッチ線表面66において1.9mm、根フィレット表面68において0.4mm、及び、根ランド表面70において0.8mmの有効硬化層深さ(effective case depth)を有していても良い。それは、炭素拡散、及び、その後行われるプリフォームの鍛造に起因する。この具体例では特定の数値を示したが、可変硬化層深さは特定の表面の断面上に一定でない有効硬化層深さプロファイルを有してもよく、ここに示した特定のプロファイルに限られない。   According to FIG. 2, the first surface 54 of each tooth in the differential side gear 50 includes a tip surface 64, a pitch line surface 66, a root fillet surface 68, And includes a root diameter or land surface 70. The variable hardened layer depth profile 58 has an effective hardened layer depth of 2.4 mm at the tip face 64, 1.9 mm at the pitch line surface 66, 0.4 mm at the root fillet surface 68, and 0.8 mm at the root land surface 70. (Effective case depth). It is due to carbon diffusion and subsequent preform forging. Although specific values are shown in this example, the variable hardened layer depth may have an effective hardened layer depth profile that is not constant on the cross section of a specific surface, and is limited to the specific profile shown here. Absent.

可変硬化層深さプロファイル58は、硬化層深さ比(case depth ratio)で表すことができる。有効硬化層深さ比は、先端面64で測定した硬化層深さを根フィレット表面(root fillet surface)68で測定した硬化層深さに比較するか、ピッチ線表面(pitch line surface)66で測定した硬化層深さを根フィレット表面66で測定した硬化層深さに比較するか、又は、根ランド表面(root land surface)70で測定した硬化層深さを根フィレット表面68で測定した硬化層深さに比較することにより得ることができる。例えば、先端面64対根フィレット表面68の可変硬化層深さ比は6:1であり、ピッチ線表面66対根フィレット表面68の可変硬化層深さ比は、19:4であり、そして、根ランド表面70対根フィレット表面68の硬化層深さ比は2:1である。ほぼ1:1の硬化層深さ比は、図1に示した歯車10の一定の硬化層深さ16の有効範囲内にあると考えられる。   The variable hardened layer depth profile 58 can be expressed as a hardened layer depth ratio. The effective hardened layer depth ratio may be determined by comparing the hardened layer depth measured at the tip face 64 with the hardened layer depth measured at the root fillet surface 68 or at the pitch line surface 66. The measured hardened layer depth is compared to the hardened layer depth measured at the root fillet surface 66 or the hardened layer depth measured at the root land surface 70 is measured at the root fillet surface 68. It can be obtained by comparing with the layer depth. For example, the variable hardened layer depth ratio of tip surface 64 to root fillet surface 68 is 6: 1, the variable hardened layer depth ratio of pitch line surface 66 to root fillet surface 68 is 19: 4, and The hardened layer depth ratio of the root land surface 70 to the root fillet surface 68 is 2: 1. A hardened layer depth ratio of approximately 1: 1 is considered to be within the effective range of a fixed hardened layer depth 16 of the gear 10 shown in FIG.

最大の深さからより浅い深さまでの可変硬化層深さプロファイル58における硬化層深さ比が、6:1であることが有利である。なぜならば、耐歯磨耗性及び耐衝撃性などのより良い機械的な特性を得ることができるからである。   Advantageously, the hardened layer depth ratio in the variable hardened layer depth profile 58 from the maximum depth to the shallower depth is 6: 1. This is because better mechanical properties such as tooth wear resistance and impact resistance can be obtained.

歯車50の歯根56は、約43HRCの硬度を有する歯中間部(mid-tooth section)74と、約31HRCの硬度を有する根部(root section)76と、約32HRCの硬度を有する芯部(中心部)(core section)78と、を含んでも良い。これらの数値(硬度)は改良された機械的な特性を有する歯車の例として挙げたものに過ぎず、コア硬度比(core hardness ratio)は、歯中間部74と根又は芯部76、78との間で得られ、ほぼ4:3である。より高いコア硬度比は、歯車が耐歯衝撃性(tooth impact resistance)、即ち、柔軟性(ductility)により優れたことを意味する。一方で、図1に示したような歯車は、1:1のコア硬度比を有するので、柔軟性(延性)に劣る。   The tooth root 56 of the gear 50 includes a mid-tooth section 74 having a hardness of about 43 HRC, a root section 76 having a hardness of about 31 HRC, and a core (central portion) having a hardness of about 32 HRC. ) (Core section) 78. These numerical values (hardness) are only given as examples of gears having improved mechanical properties, and the core hardness ratio is determined by the tooth intermediate part 74 and the root or core parts 76 and 78. Between, and is approximately 4: 3. A higher core hardness ratio means that the gear is superior in tooth impact resistance, ie, ductility. On the other hand, since the gear as shown in FIG. 1 has a core hardness ratio of 1: 1, it is inferior in flexibility (ductility).

図3は、図2の歯車の有効硬化層深さを下回る(below)微細構造(microstructure)を示しており、図4は、図2の歯車の有効硬化層深さ内の微細構造を示している。深さの境界(depth boundary)は、材料の有効炭素含量がほぼ一定になって、可変硬化層深さプロファイル58によって有効とされ得る点(point)である。   3 shows the microstructure below the effective hardened layer depth of the gear of FIG. 2, and FIG. 4 shows the microstructure within the effective hardened layer depth of the gear of FIG. Yes. The depth boundary is the point at which the effective carbon content of the material can be made approximately constant and enabled by the variable hardened layer depth profile 58.

可変硬化層深さを有する金属粉末歯車の製造法に戻ると、そのプロセスが図8に示されている。このプロセスは、混合(ステップ)20から始まり、その後に続く充填(ステップ)22、圧縮(ステップ)24、焼結(ステップ)26、浸炭(ステップ)28、予熱(ステップ)30、可変鍛造(variable forging)32、及び、冷却(ステップ)34を含み得る。鍛造後工程(post forging operation)36は、歯車を更に改良するための工程であり得る。これらのプロセス段階については当業者(金属粉末の鍛造に関する技術分野)に良く知られているために、本発明の一部の特徴についてのみ後述する。この観点から、材料の選択、温度処理(temperature processing)、及び、圧縮時の圧力については簡単に言及する。   Returning to the method of manufacturing the metal powder gear with variable hardened layer depth, the process is shown in FIG. The process begins with mixing (step) 20 followed by filling (step) 22, compression (step) 24, sintering (step) 26, carburization (step) 28, preheating (step) 30, variable forging (variable). forging) 32 and cooling (step) 34. The post forging operation 36 may be a process for further improving the gear. Since these process steps are well known to those skilled in the art (technical field relating to the forging of metal powders), only some features of the present invention will be described later. From this point of view, material selection, temperature processing, and compression pressure are briefly mentioned.

混合ステップ20では、必要とされるバインダー又は滑剤を含んだ金属粉末(混合によって得られた、充填ステップ22において圧縮型(compacting form)へ充填するに適したほぼ均一な混合物)を用意する。圧縮ステップ24は、金属粉末を、プリフォームを通してほぼ均一な初期炭素含量(initial carbon content)を有するプリフォームに圧縮することを含む。この初期炭素含量は、金属粉末を、必要なバインダー又は滑剤と共に構成量(constituent amount)の黒鉛と混合して、プリフォームを形成することによって得られる。プリフォームは1以上の断面表面(cross-section surface)を有する。この断面表面において、最終鍛造部品は、結果として本明細書で説明したような可変硬化層深さプロファイルを有する。   In the mixing step 20, a metal powder containing the required binder or lubricant (substantially uniform mixture obtained by mixing and suitable for filling into a compacting form in the filling step 22) is prepared. The compressing step 24 includes compressing the metal powder through a preform into a preform having a substantially uniform initial carbon content. This initial carbon content is obtained by mixing the metal powder with a required amount of graphite with the required binder or lubricant to form a preform. The preform has one or more cross-section surfaces. At this cross-sectional surface, the final forged part results in a variable hardened layer depth profile as described herein.

焼結ステップ26及び浸炭ステップ28は同時に行われるか、又は、プリフォームを焼結した後浸炭ステップを完了する。プリフォームを焼結することで、金属粉末を結合させる。プリフォームの浸炭により、プリフォームの表面からコア内へ炭素勾配(carbon gradient)が進むにつれて、初期炭素含量が実質的に増加される。炭素勾配は、制御された炭素雰囲気を提供して、制御された雰囲気下で所定時間プリフォームを維持させることによって得られる。鍛造時に金属の臨界流れ(critical flow)を改良して、鍛造後の部品において所望の可変硬化層深さプロファイルを得るためには、実質的に一定の炭素硬化層深さを得る必要がある。勿論、密度勾配、部品ジオメトリ(part geometry)、及び、浸炭条件は、浸炭ステップの均一性(uniformity)に直結する。プリフォームに必要とされる炭素の硬化層深さは、鍛造時の臨界金属流れの所望の領域(area)及びプリフォームのジオメトリによって決められる。前述した歯車50に前述した比率の可変深さプロファイルを得るために、そのプリフォームは歯の高さの1/4に相当する硬化層深さに浸炭されるが、歯の高さの1/20又は7/8までの硬化層深さに浸炭することでも満たされ得る。プリフォームにあまりにも小さい硬化層深さを設けると、その結果として、非浸炭部が形成されるであろう。また、プリフォームにあまりにも大きい硬化層深さを設けると、その結果として、ほぼ一定の硬化層深さプロファイルが形成されるであろう。図6Aは、浸炭プロセス後の、図5に示したプリフォーム84の浸炭プリフォーム85の部分断面図を示したものである。プリフォーム85は、プリフォームの焼結及び浸炭後に得られた実質的に一定の炭素深硬化層深さ86を有する。   The sintering step 26 and the carburizing step 28 can be performed simultaneously, or the carburizing step is completed after sintering the preform. The metal powder is bonded by sintering the preform. The carburization of the preform substantially increases the initial carbon content as the carbon gradient progresses from the preform surface into the core. The carbon gradient is obtained by providing a controlled carbon atmosphere and maintaining the preform for a predetermined time under a controlled atmosphere. In order to improve the critical flow of the metal during forging to obtain the desired variable hardened layer depth profile in the forged part, it is necessary to obtain a substantially constant carbon hardened layer depth. Of course, the density gradient, part geometry, and carburizing conditions are directly related to the uniformity of the carburizing step. The carbon hardened layer depth required for the preform is determined by the desired area of critical metal flow during forging and the geometry of the preform. In order to obtain the above-described variable depth profile of the gear 50 described above, the preform is carburized to a hardened layer depth corresponding to 1/4 of the tooth height. It can also be satisfied by carburizing to a hardened layer depth of up to 20 or 7/8. Providing the preform with too small a hardened layer depth will result in the formation of non-carburized portions. Also, providing a preform with a too large cured layer depth will result in a substantially constant cured layer depth profile. 6A shows a partial cross-sectional view of the carburized preform 85 of the preform 84 shown in FIG. 5 after the carburizing process. The preform 85 has a substantially constant deep carbon hardened layer depth 86 obtained after sintering and carburizing of the preform.

可変鍛造ステップ32は、実質的に緻密な(substantially dense)、ネットシェイプ(net shape)の部品を得るために、鍛造温度及び鍛造圧力にて前記浸炭プリフォームを鍛造することを含む。歯車の可変硬化層深さプロファイルは、各歯にほぼ対称的なプロファイルを生じさせる。それは、浸炭プリフォーム及び鍛造型(forging die)の対称的な特徴に起因する。しかしながら、多種多様な可変硬化層深さプロファイルを得るために異なる浸炭方法、及び、鍛造ステップを用いることも可能である。   The variable forging step 32 includes forging the carburized preform at a forging temperature and forging pressure to obtain a substantially dense, net shape part. The variable hardened layer depth profile of the gear produces a substantially symmetric profile for each tooth. It is due to the symmetrical features of the carburized preform and forging die. However, different carburization methods and forging steps can be used to obtain a wide variety of variable hardened layer depth profiles.

可変硬化層深さプロファイルは、鍛造プロセスにおいて、一組の鍛造型を用いて、浸炭金属部の臨界流れ(critical flow)を良くすることによって得ることができる。このとき、浸炭金属粉末プリフォームの一定の硬化層深さは、型部に戦略的に圧縮される必要がある。。ここで、鍛造時に、プリフォームのある部分は引伸ばされ(stretched)、かつ薄くされ、そして、プリフォームの他の部分は、浸炭金属粉末で厚くされ、かつ、深くされる。鍛造前の浸炭金属粉末プリフォームにおけるあまりにも浅い硬化層深さ、又は、あまりにも深い硬化層深さは、最終製品に可変硬化層深さプロファイルをもたらすことができないだろう。   The variable hardened layer depth profile can be obtained by using a set of forging dies in the forging process to improve the critical flow of the carburized metal part. At this time, a certain hardened layer depth of the carburized metal powder preform needs to be strategically compressed into the mold part. . Here, during forging, one part of the preform is stretched and thinned, and the other part of the preform is thickened and deepened with carburized metal powder. Too shallow hardened layer depth or too deep hardened layer depth in the carburized metal powder preform prior to forging will not provide a variable hardened layer depth profile in the final product.

冷却ステップ34によって、鍛造部に、所望の可変硬化層深さプロファイルを有する歯車を生じさせる特定冶金(metallurgy)を設けることができる。鍛造部の冷却は、オイル、水、空気中での急冷、又は、金属粉末鍛造法に適したその他の方法によって行うことができる。   The cooling step 34 can provide the forged part with a specific metallurgy that produces a gear having the desired variable hardened layer depth profile. The forging part can be cooled by quenching in oil, water or air, or other methods suitable for metal powder forging.

冷却の前に、鍛造部品を所定時間ドエルすること(dwell)によって、部品の材料の温度安定化を図ることで、特性を改良することも考えられる。   It is also conceivable to improve the characteristics by stabilizing the temperature of the material of the part by dwelling the forged part for a predetermined time before cooling.

鍛造前に前記プリフォームを鍛造前温度(pre-forge temperature)に予熱することで、鍛造時に所望の金属流れを良くすることも考えられる。   It is also conceivable to improve the desired metal flow during forging by preheating the preform to a pre-forge temperature before forging.

鍛造後処理ステップ36(任意工程)は、最終の詳細要求条件に基づく製品のターニング(turning)、フェーシング(facing)、平面研磨(surface grinding)、スプライニング(splining)、及び、ブローチング(broaching)を含んでも良い。それにより、洗浄、包装(packing)、又は、出荷可能な状態となる。   Post-forging processing step 36 (optional process) includes product turning, facing, surface grinding, splining, and broaching based on final detailed requirements. May be included. This makes it ready for cleaning, packing or shipping.

金属粉末、圧縮型(compaction die)、処理時間、処理温度、処理圧力、鍛造型(forging die)、及び、冷却方法の適切な選択及び組み合わせによって、可変硬化層深さプロファイルを有するほぼネットシェイプの十分緻密な製品を得ることができ、それにより、機械加工処理を必要とするとしてもその程度は最小限にとどまり、コスト節減及び性能向上(性能改善)を促すことができる。   With the proper selection and combination of metal powder, compaction die, processing time, processing temperature, processing pressure, forging die, and cooling method, it is almost net shape with variable hardened layer depth profile A sufficiently dense product can be obtained, thereby minimizing the degree of need for machining, and promoting cost savings and performance (performance improvement).

本発明の鍛造浸炭金属粉末部品の製造方法に戻ると、そのプロセスの具体例が図9に示されている。このプロセスは、混合ステップ120、充填ステップ122、圧縮ステップ124、焼結ステップ126、浸炭ステップ128、除去ステップ130、及び、冷却ステップ134を含む。鍛造後工程136は、歯車をさらに改良するために用いられる。図9の方法と両立できる(compatible)図8に示したプロセスに関して前述した両立できる処理ステップは、金属粉末部品をさらに改良するために用いることができる。これらのプロセスの一部については金属粉末鍛造分野の当業者に良く知られているために、主に本発明の特徴について後述する。   Returning to the method of manufacturing a forged carburized metal powder part of the present invention, a specific example of the process is shown in FIG. The process includes a mixing step 120, a filling step 122, a compression step 124, a sintering step 126, a carburizing step 128, a removing step 130, and a cooling step 134. The post-forging process 136 is used to further improve the gear. The compatible processing steps described above with respect to the process shown in FIG. 8 can be used to further improve the metal powder part. Since some of these processes are well known to those skilled in the art of metal powder forging, the features of the present invention are mainly described below.

図9のプロセスの理解を助けるために、図6Bのプリフォーム184について簡単に説明する。図6Bは、鍛造前の除去プロセスによって図6Aのプリフォーム85から取り除かれる浸炭部188の部分断面図である。図6Aは、浸炭後の図5のプリフォーム84の部分断面図である。プリフォーム184は、1以上の第1表面185、硬化層深さ186、1以上の第2表面187、及び、浸炭部188を有する。浸炭部188は、選択的に選ばれて、鍛造前にプリフォームから除去される。鍛造前に浸炭部を選択的に除去することによって、二次的な処理(secondary operation)のための優れた機械加工性をもたらして、例えば、比較的やわらかい非浸炭材料により高いスプライン等級(spline classification)又はより強化された耐ブローチ削り性(broaching tolerance)を備えた最終部品を得ることができる。その他の利点は、焼結−浸炭プロセス及び鍛造プロセスから得た戦略的に改良された浸炭部から導き出される。   To assist in understanding the process of FIG. 9, the preform 184 of FIG. 6B will be briefly described. 6B is a partial cross-sectional view of the carburized portion 188 removed from the preform 85 of FIG. 6A by a removal process prior to forging. 6A is a partial cross-sectional view of the preform 84 of FIG. 5 after carburizing. The preform 184 has one or more first surfaces 185, a hardened layer depth 186, one or more second surfaces 187, and a carburized portion 188. The carburized portion 188 is selectively selected and removed from the preform prior to forging. By selectively removing the carburized part before forging, it provides excellent machinability for secondary operations, for example, higher spline classification with relatively soft non-carburized materials ) Or a final part with enhanced broaching tolerance. Other advantages are derived from the strategically improved carburized parts obtained from the sintering-carburizing and forging processes.

図9のプロセスに戻ると、選択的に浸炭されていない金属粉末部品は、金属粉末をプリフォームに圧縮するステップを必要とする。   Returning to the process of FIG. 9, metal powder parts that are not selectively carburized require the step of compressing the metal powder into a preform.

プリフォームの焼結及び浸炭を同時に行うか、又は、焼結した後浸炭してプリフォーム184を得ることは、前述した焼結及び浸炭プロセスによって行われ得る。   Carrying out the sintering and carburizing of the preform at the same time, or carburizing and carburizing to obtain the preform 184 can be performed by the sintering and carburizing process described above.

周知のとおり、スチール金属粉末に対する典型的な焼結温度は、華氏約2000〜約2100°である。ここで、プリフォームの初期炭素含量は0.22重量%未満であっても良い。浸炭により、1以上の第1表面における最終炭素含量は、0.22重量%〜0.37重量%であり得る。   As is well known, typical sintering temperatures for steel metal powders are about 2000 to about 2100 degrees Fahrenheit. Here, the initial carbon content of the preform may be less than 0.22% by weight. By carburizing, the final carbon content at the one or more first surfaces can be between 0.22 wt% and 0.37 wt%.

プリフォームの1以上の第2表面から浸炭部を除去するステップは、鍛造ステップの前に行われる。1以上の浸炭部を除去することによって、材料がケース硬化されていない1以上の第2表面を提供しつつも、有利なケース硬度(case hardness)を有する1以上の第1表面上に浸炭部を備えた鍛造部品を生じる。こうした除去ステップによって、鍛造前に、焼結されたプリフォームから第2表面187の浸炭部188を戦略的に除去することが可能となる。この除去プロセスは、例えば、穴あけ、機械加工、又は、研磨(grinding)のような周知の方法によって行うことができる。浸炭部を除去するによって得られる利点の一つに、焼結−浸炭プロセス中に炭素の拡散を制御する複雑なマスキング又は非マスキング(unmasking)を行う必要性がなくなることである。焼結されたプリフォーム(比較的やわらかい状態にあるとき)から浸炭部を除去することに伴う利点のもう一つに、工具寿命をのばして、スプライン等級(spline classification)のような製品のより高い性能を得ることができることが挙げられる。また、スプライニング(splining)は、通常その部品が鍛造後硬質の状態(hard state)にあるときに完了するので、不要な工具摩擦(tool wear)、並びに、スプライン抵抗又は性能の減少をもたらす。   The step of removing the carburized portion from the one or more second surfaces of the preform is performed before the forging step. By removing one or more carburized portions, the carburized portion on one or more first surfaces having an advantageous case hardness while providing one or more second surfaces where the material is not case hardened. This produces a forged part with Such a removal step enables strategic removal of the carburized portion 188 of the second surface 187 from the sintered preform prior to forging. This removal process can be performed by well-known methods such as drilling, machining, or grinding. One advantage gained by removing the carburized portion is that it eliminates the need for complex masking or unmasking to control carbon diffusion during the sintering-carburizing process. Another advantage associated with removing carburized parts from sintered preforms (when relatively soft) is to increase tool life and higher product like spline classification. It is mentioned that performance can be obtained. Also, splining is usually completed when the part is in a hard state after forging, resulting in unnecessary tool wear, as well as reduced spline resistance or performance.

その後、鍛造及び冷却ステップが終了すると、表面硬度特性(surface hardness properties)を有する1以上の第1表面と、せん断抵抗性(shear resistance properties)を有する1以上の第2表面と、を備えた部品が得られる。鍛造及び冷却ステップは、金属粉末鍛造に属する分野における通常の知識を有する者に知られた方法に基づいて行うことができ、スチール粉末の場合、通常華氏約1600〜約1800°の温度にて行う。インチあたり50〜70トンの鍛造圧力を加えることにより、理論密度99.6%以上の実質的に緻密な部品を得ることが望ましい。   Thereafter, when the forging and cooling steps are completed, the component comprises one or more first surfaces having surface hardness properties and one or more second surfaces having shear resistance properties. Is obtained. The forging and cooling steps can be performed based on methods known to those having ordinary knowledge in the field of metal powder forging, and in the case of steel powder, usually at a temperature of about 1600 to about 1800 degrees Fahrenheit. . It is desirable to obtain a substantially dense part having a theoretical density of 99.6% or more by applying a forging pressure of 50 to 70 tons per inch.

最終部品が鍛造後ほぼネットシェイプである場合に、除去ステップにおいて取り除かれるべき材料は、圧縮ステップにおいて適切なプリフォーム又は大きいサイズのプリフォーム(oversize preform)を製造することで説明される。   If the final part is approximately net-shaped after forging, the material to be removed in the removal step is described by producing a suitable preform or an oversize preform in the compression step.

図9に示したプロセスが、図8のプロセスに示したような可変鍛造ステップ(variable forging step)を用いることが有利な場合もある。特に、可変硬化層深さプロファイルは、除去ステップ後、プリフォームの1以上の第1表面における浸炭部を鍛造する間に最終部品に得られる。この場合に、その部品が本発明に基づいて製造された歯車であれば、それは、より良いスプライン等級及びせん断力(shear strength)に必要な軟性内径(soft internal diameter)を有しながらも、図2に示したような可変硬化層深さプロファイルを有するものであり得る。   It may be advantageous for the process shown in FIG. 9 to use a variable forging step as shown in the process of FIG. In particular, a variable hardened layer depth profile is obtained in the final part after forging the carburized portion on one or more first surfaces of the preform after the removal step. In this case, if the part is a gear manufactured in accordance with the present invention, it has the soft internal diameter required for better spline rating and shear strength, while 2 having a variable hardened layer depth profile as shown in FIG.

図9に示した本発明のプロセスに基づいて造られた部品は、要求される硬質、及び、軟質の表面を有するいかなる部品をも含み得る。特に、図9に示した本発明の方法は、歯付き歯車(toothed gear)に特に有利である。   The parts made based on the process of the present invention shown in FIG. 9 can include any parts having the required hard and soft surfaces. In particular, the inventive method shown in FIG. 9 is particularly advantageous for toothed gears.

明細書には様々なプロセスステップを記載したが、それらは、特許請求の範囲により定まる本発明の範囲を制限するものではない。また、本発明は、幾つかの具体例に基づいて説明されているが、本発明はこれらの具体例に制限されないものと解すべきである。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲に記載された技術的思想に含まれる変更例、変形例、及び、均等例を含む。   While the specification describes various process steps, they do not limit the scope of the invention as defined by the claims. Although the present invention has been described based on some specific examples, it should be understood that the present invention is not limited to these specific examples. Accordingly, the present invention includes modifications, variations, and equivalents included in the technical idea described in the following claims.

Claims (22)

選択的に浸炭されていない金属粉末部品の製造方法であって、
金属粉末を、硬化層深さ硬度表面を形成する1以上の第1表面と、鍛造前に除去されるべき浸炭部を形成する1以上の第2表面と、を備えたプリフォームに圧縮する圧縮ステップと、
前記プリフォームを順次に又は同時に焼結・浸炭するステップと、
前記プリフォームにおける前記1以上の第2表面から前記浸炭部を除去するステップと、
前記プリフォームを鍛造して、鍛造部品を得る鍛造ステップと、
前記鍛造部品を冷却して、改良された鍛造後特性を有する1以上の第2表面と、表面硬度特性を有する1以上の第1表面と、を有する鍛造部品を得る冷却ステップと、
を順次行うことを特徴とする製造方法。
A method for producing a metal powder part that is not selectively carburized,
Compressing metal powder into a preform comprising one or more first surfaces forming a hardened layer depth hardness surface and one or more second surfaces forming a carburized portion to be removed prior to forging. Steps,
Sintering and carburizing the preforms sequentially or simultaneously;
Removing the carburized portion from the one or more second surfaces of the preform;
Forging step of forging the preform to obtain a forged part;
Cooling the forged part to obtain a forged part having one or more second surfaces having improved post-forging properties and one or more first surfaces having surface hardness properties;
The manufacturing method characterized by performing sequentially.
前記鍛造部品を、鍛造及び温度安定化後に、オイル・バスにて急冷することにより、冷却する、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the forged part is cooled by quenching in an oil bath after forging and temperature stabilization. 前記焼結を、華氏約2000〜約2100°の温度で行う、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the sintering is performed at a temperature of about 2000 to about 2100 ° Fahrenheit. 前記金属粉末から得た前記プリフォームが、全体を通して実質的に均一な初期炭素含量を有している、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the preform obtained from the metal powder has a substantially uniform initial carbon content throughout. 濃厚吸熱性ガスの制御された炭素雰囲気を提供して、前記制御された炭素雰囲気下で所定時間前記プリフォームを維持させて、前記初期炭素含量よいも高い炭素含量を有する前記1以上の第1表面の所定の硬化層深さを得ることによって、前記プリフォームを浸炭して、前記プリフォーム中炭素の含量を実質的に増加させる、請求項1に記載の製造方法。   Providing a controlled carbon atmosphere of a rich endothermic gas to maintain the preform for a predetermined time under the controlled carbon atmosphere so that the initial carbon content is higher than the initial carbon content. The manufacturing method according to claim 1, wherein the preform is carburized by obtaining a predetermined hardened layer depth on the surface to substantially increase a carbon content in the preform. 前記プリフォームの前記初期炭素含量が、0.22重量%より低く、そして、前記浸炭部を有する前記第1表面の最終炭素含量が、0.22重量%〜0.37重量%である、請求項5に記載の製造方法。   The initial carbon content of the preform is lower than 0.22 wt%, and the final carbon content of the first surface having the carburized portion is 0.22 wt% to 0.37 wt%. Item 6. The manufacturing method according to Item 5. 前記鍛造ステップを、理論密度99.6%以上の密度に達するまでに、華氏約1600°〜約1800°の温度にて行って、前記鍛造部品を得る、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the forging part is obtained by performing the forging step at a temperature of about 1600 ° F. to about 1800 ° F. until a theoretical density of 99.6% or more is reached. 前記プリフォームにおける前記1以上の第2表面から前記浸炭部を除去するステップを、ソフト・ターニング又はブローチングによって行う、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the step of removing the carburized portion from the one or more second surfaces of the preform is performed by soft turning or broaching. 前記除去ステップにおいて取り除かれる前記材料を補うために前記プリフォームを大きめにして、鍛造後にほぼネットシェイプの部品を得る、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the preform is enlarged to supplement the material to be removed in the removing step to obtain a substantially net-shaped part after forging. 前記最終鍛造部品が、ほぼネットシェイプである、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the final forged part is substantially a net shape. 前記冷却後に洗浄を行う、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein cleaning is performed after the cooling. 前記冷却後にハード・ターニングを行う、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein hard turning is performed after the cooling. 前記金属粉末が、低合金鉄金属粉末である、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 whose said metal powder is a low alloy iron metal powder. 前記プリフォームを鍛造して、前記1以上の第1表面に可変硬化層深さプロファイルを有する前記鍛造部品を形成し、そして、
前記鍛造部品を鍛造する間に、前記鍛造用の型セットを用いて、金属の前記浸炭部の臨界流れを可変的に改良することによって、前記可変硬化層深さプロファイルを得る、請求項1に記載の方法。
Forging the preform to form the forged part having a variable hardened layer depth profile on the one or more first surfaces; and
2. The variable hardened layer depth profile is obtained by variably improving the critical flow of the carburized portion of metal using the forging die set during forging of the forged part. The method described.
回転軸と、複数の半径方向の歯と、を有する請求項1に記載の製造方法によって製造されたかさ歯車であって、
前記半径方向の歯が、前記かさ歯車の前記回転軸と概して同じ方向に延び、かつ、前記かさ歯車の前記回転軸に対して傾いていることを特徴とする歯車。
A bevel gear manufactured by the manufacturing method according to claim 1, comprising a rotation shaft and a plurality of radial teeth,
The gear according to claim 1, wherein the radial teeth extend in substantially the same direction as the rotation axis of the bevel gear and are inclined with respect to the rotation axis of the bevel gear.
前記かさ歯車が、スプライン型の差動サイド歯車である、請求項15に記載のかさ歯車。   The bevel gear according to claim 15, wherein the bevel gear is a spline-type differential side gear. 硬化層深さ硬度表面を形成する1以上の第1表面、及び、鍛造前に除去されるべき浸炭部を形成する1以上の第2表面を有するプリフォームに金属粉末を圧縮する圧縮ステップと、
前記プリフォームを同時に又は順次に焼結・浸炭するステップと、
前記プリフォームの前記1以上の第2表面から浸炭部を除去するステップと、
前記プリフォームを鍛造して、鍛造部品を得るステップと、
前記鍛造部品を冷却して、改良された公差特性を有する1以上の第2表面、及び、表面衝撃特性を有する1以上の第1表面を備えた鍛造部品を得るステップと、
を順次行うことを特徴とする選択的に浸炭されていない金属粉末部品の製造方法によって製造された部品。
Compressing the metal powder into a preform having one or more first surfaces forming a hardened layer depth hardness surface and one or more second surfaces forming a carburized portion to be removed before forging;
Sintering or carburizing the preforms simultaneously or sequentially;
Removing carburized portions from the one or more second surfaces of the preform;
Forging the preform to obtain a forged part;
Cooling the forged part to obtain a forged part having one or more second surfaces having improved tolerance characteristics and one or more first surfaces having surface impact characteristics;
A part manufactured by a method of manufacturing a metal powder part that is not selectively carburized, characterized in that:
前記プリフォームを鍛造して、前記1以上の第1表面の可変硬化層深さプロファイルを有する前記鍛造部品を得る、請求項17に記載の部品。   18. The component of claim 17, wherein the preform is forged to obtain the forged component having the one or more first surface variable hardened layer depth profiles. 硬化層深さ硬度表面を形成する1以上の歯車表面、及び、鍛造前に除去されるべき浸炭部を有する1以上のスプライン表面を備えたプリフォームに金属粉末を圧縮する圧縮ステップと、
前記プリフォームを同時に又は順次に焼結・浸炭するステップと、
ターニング又はブローチングを行って、前記プリフォームの前記1以上のスプライン表面から前記浸炭部を除去するステップと、
前記プリフォームを鍛造して、鍛造部品を形成するステップと、
前記鍛造部品を冷却して、せん断抵抗を有する1以上のスプライン表面、及び、表面硬度特性を有する1以上の歯車表面を備えた鍛造部品を得るステップと、
を順次行うことを特徴とする、選択的に浸炭されていない金属粉末部分を有する歯車の製造方法。
A compression step of compressing the metal powder into a preform comprising one or more gear surfaces forming a hardened layer depth hardness surface and one or more spline surfaces having a carburized portion to be removed before forging;
Sintering or carburizing the preforms simultaneously or sequentially;
Performing turning or broaching to remove the carburized portion from the one or more spline surfaces of the preform;
Forging the preform to form a forged part;
Cooling the forged part to obtain a forged part comprising one or more spline surfaces having shear resistance and one or more gear surfaces having surface hardness characteristics;
A method for manufacturing a gear having a metal powder portion that is not selectively carburized, characterized in that:
前記プリフォームを鍛造して、前記1以上の歯車表面の可変硬化層深さプロファイルを有する鍛造部品を得る、請求項19に記載の方法。   20. The method of claim 19, wherein the preform is forged to obtain a forged part having a variable hardened layer depth profile on the one or more gear surfaces. 硬化層深さに浸炭される第1表面と、浸炭されない第2表面と、を含む焼結鍛造金属粉末部品であって、前記第1及び第2表面が、鍛造前に前記第1及び第2表面において浸炭されていた焼結金属粉末プリフォームを鍛造することによって形成され、そして、前記第2表面における浸炭部が鍛造前に機械加工されたことを特徴とする焼結鍛造金属粉末部品。   A sintered forged metal powder component comprising a first surface carburized to a hardened layer depth and a second surface not carburized, wherein the first and second surfaces are the first and second before forging. A sintered forged metal powder part formed by forging a sintered metal powder preform carburized on the surface, and the carburized portion on the second surface was machined before forging. 前記第1表面を通して比較的一定であった前記浸炭硬化層深さが、鍛造を経て、可変性に変わる、請求項21に記載の焼結鍛造金属粉末部品。   The sintered forged metal powder part of claim 21, wherein the carburized hardened layer depth that is relatively constant throughout the first surface changes to variability through forging.
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