RU2171179C2

RU2171179C2 - Method of making hard insert for anti-skid stud and design of such insert

Info

Publication number: RU2171179C2
Application number: RU98121024/12A
Authority: RU
Inventors: С.А. Миронов; сов Р.С. Иль; Р.С. Ильясов; А.А. Нелюбин; А.Д. Пельц; нов А.В. Уль; А.В. Ульянов; Б.Н. Волков
Original assignee: Хомутова Наталья Владимировна; Миронова Татьяна Станиславовна; Пермякова Марина Станиславовна
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: tire industry. SUBSTANCE: invention is designed for treads of vehicle tires. According to proposed method tungsten-containing mass is filled into mould for making hard insert, then mass is pressed for consolidation and sintered to form insert of required length. Part of mold is filled with tungsten-containing mass to depth less than insert length. The rest of mold is filled additionally with element or additional mass of material whose specific weight is less than specific weight of tungsten-containing mass, and rigid connection of tungsten- containing mass and additional element or additional mass in mould or outside the mould is provided. Wear-resistant insert for anti-skid stud is made in form of rod member of preset length and preset cross-section provide4d with working part. The latter is made with length of insert being manufactured of tungsten-containing mass. The rest of insert is made of mass with specific weight less than specific weight of tungsten-containing mass and is rigidly connected to working part of insert. EFFECT: reduced weight of anti-skid stud owing to reduction of insert weight, improved operation reliability of anti-skid studs. 11 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к шинной промышленности и касается конструкции шипов противоскольжения, которыми оснащаются протекторы шин транспортных средств для повышения их сцепления с опорной поверхностью, характеризующейся малым коэффициентом сцепления. The invention relates to the tire industry and relates to the construction of anti-skid studs with which tire treads of vehicles are equipped to increase their adhesion to a support surface characterized by a low coefficient of adhesion.

Устанавливаемые в шишках грунтозацепов протекторов шин шипы противоскольжения представляют собой корпус, в котором по его продольной оси закреплена износостойкая вставка, выполняемая из твердосплавного материала. Вставка выступает над корпусом на некоторую величину с тем, чтобы при взаимодействии шины с опорной поверхностью в контакт с последней вступала только вставка, а не корпус, который, как правило, выполняется из быстроизнашиваемого материала (сталь, композиционные материалы и т.д.). The anti-skid spikes installed in the cones of the lugs of the tire treads are a body in which a wear-resistant insert made of carbide material is fixed along its longitudinal axis. The insert protrudes above the casing by a certain amount so that when the tire interacts with the supporting surface, only the insert comes into contact with the latter, and not the casing, which, as a rule, is made of wear material (steel, composite materials, etc.).

Вставка из твердосплавного материала представляет собой цилиндрическое или конусообразное тело (стержень) заданной длины (высоты), которая обусловлена тем, что состоит из рабочей части, подлежащей постепенному износу при эксплуатации шипа, и части, предназначенной для удержания вставки в корпусе шипа противоскольжения. Выполненная из твердосплавного материала вставка в виде стержня хорошо воспринимает нагрузку вдоль оси, но обладая повышенной хрупкостью, ломается при значительных боковых нагрузках. Увеличение длины вставки приводит к ее ослаблению восприятия изгибных нагрузок. The carbide insert is a cylindrical or cone-shaped body (rod) of a given length (height), which is due to the fact that it consists of a working part that is subject to gradual wear during operation of the stud, and a part designed to hold the insert in the anti-skid stud body. An insert in the form of a rod made of carbide material well perceives the load along the axis, but having increased fragility, it breaks under significant lateral loads. An increase in the length of the insert leads to its weakening of the perception of bending loads.

Известен способ изготовления износостойкой вставки для шипа противоскольжения, включающий в себя засыпку в форму для прессования вольфрамосодержащей массы, прессование засыпной массы для ее уплотнения и последующее спекание уплотненной массы для образования вставки заданной длины (см. US, 3779299, B 60 C 11/16, опубл. 18.12.73). There is a method of manufacturing a wear-resistant insert for an anti-skid stud, including filling in a mold for pressing a tungsten-containing mass, pressing a bulk material to compact it and then sintering the compacted mass to form an insert of a given length (see US, 3779299, B 60 C 11/16, publ. 12/18/73).

Известна износостойкая вставка для шипа противоскольжения, представляющая собой устанавливаемый в корпусе шипа противоскольжения стержневой элемент заданной длины и заданного поперечного сечения, имеющий рабочую часть, частично выступающую над корпусом шипа противоскольжения (см. US, 3779299, B 60 C 11/16, опубл. 18.12.73). A wear-resistant insert for an anti-skid stud is known, which is a rod element of a given length and a given cross section installed in the anti-skid stud body, having a working part partially protruding above the anti-skid stud body (see US, 3779299, B 60 C 11/16, publ. 18.12 .73).

Недостатком данного способа и изготовленной по нему износостойкой вставки является то, что выполненная из твердосплавного материала вставка в виде стержня хорошо воспринимает нагрузку вдоль оси, но обладает повышенной хрупкостью при боковых нагрузках. В то же время из всей вставки для работы шипа противоскольжения используют только ее рабочую часть. Остальная часть необходима для удержания вставки в корпусе, но именно эта часть, выполнения из того же материала, что и рабочая часть, в связи с проявлением такого свойства как хрупкость, не обеспечивает надежного удержания вставки в корпусе. При боковых или осевых ударных нагрузках вставка может разрушиться. The disadvantage of this method and the wear-resistant insert made from it is that the insert in the form of a rod made of carbide material perceives the load along the axis, but has increased fragility under lateral loads. At the same time, of the entire insert, only its working part is used for the operation of the anti-skid stud. The rest is necessary to hold the insert in the housing, but it is this part, made of the same material as the working part, in connection with the manifestation of such a property as fragility, that does not provide reliable retention of the insert in the housing. Under lateral or axial impact loads, the insert may break.

В связи с этим приходится изготавливать материалоемкие корпуса шипов для удержания вставки и исключения передачи на нее изгибных нагрузок. А при выполнении корпусов из композиционных материалов приходится увеличивать толщину их стенок. Данные обстоятельства существенно влияют на увеличение веса шипа. In this regard, it is necessary to produce material-intensive studs to hold the insert and exclude the transfer of bending loads to it. And when making buildings made of composite materials, it is necessary to increase the thickness of their walls. These circumstances significantly affect the increase in the weight of the spike.

Кроме того, при изготовлении такой вставки происходит повышенный расход дорогостоящего сырья, такого как вольфрамосодержащий материал. In addition, in the manufacture of such an insert there is an increased consumption of expensive raw materials, such as tungsten-containing material.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по выполнению износостойких вставок комбинированными из рабочей износостойкой части и остальной части из облегченного материала. Достигаемый при этом технический результат заключается в уменьшении расхода дорогостоящего сырья и повышении эксплуатационной надежности долговечности шипов противоскольжения. The present invention is directed to solving the technical problem of making wear-resistant inserts combined from a working wear-resistant part and the rest of lightweight material. The technical result achieved in this case is to reduce the consumption of expensive raw materials and increase the operational reliability of the durability of the anti-skid studs.

Указанный технический результат применительно к способу достигается тем, что по способу изготовления износостойкой вставки для шипа противоскольжения, включающему в себя засыпку в форму для прессования вольфрамосодержащей массы, прессование засыпанной массы для ее уплотнения и последующее спекание уплотненной массы для образования вставки заданной длины, при засыпке часть формы для прессования заполняют вольфрамосодержащей массой на глубину, меньшую длины вставки, а остальную часть формы для прессования заполняют дополнительным элементом или дополнительной массой, выполненными из материала с удельным весом, меньшим удельного веса вольфрамосодержащей массы, а при спекании осуществляют жесткое соединение вольфрамосодержащей массы с дополнительным элементом или дополнительной массой. The specified technical result in relation to the method is achieved by the fact that according to the method of manufacturing a wear-resistant insert for an anti-skid stud, which includes filling in a mold for pressing a tungsten-containing mass, pressing the filled mass for its compaction and subsequent sintering of the compacted mass to form an insert of a given length, when backfilling part the compression molds are filled with a tungsten-containing mass to a depth shorter than the length of the insert, and the rest of the compression mold is filled with additional ementom weight or more made of a material with a specific gravity less than the specific gravity volframosoderzhaschey mass, and sintering is carried out at a rigid connection volframosoderzhaschey mass with an additional element or an additional mass.

Возможны различные комбинации засыпки. Так, при засыпке в форму для прессования, сначала устанавливают предварительно отформованный дополнительный элемент, представляющий собой по длине часть вставки, а затем форму для прессования заполняют вольфрамосодержащей массой. Возможен обратный порядок действий. Various backfill combinations are possible. So, when filling in the mold for pressing, first install a preformed additional element, which is the length of the insert, and then the mold for pressing is filled with a tungsten-containing mass. The reverse procedure is possible.

Или форму для прессования сначала заполняют дополнительной массой, а затем ее заполняют вольфрамосодержащей массой. Возможен обратный порядок действий. Or, the compression mold is first filled with additional mass, and then it is filled with a tungsten-containing mass. The reverse procedure is possible.

При этом в качестве дополнительной массы может быть использован материал другого состава, термически соединяемый с вольфрамосодержащей массой, или дополнительный элемент, который может представлять собой отформованную часть вставки, выполненную из стали или алюминия, или другого материала термическим прессованием, соединяемого с вольфрамосодержащей массой. In this case, as an additional mass, a material of a different composition can be used that is thermally connected to the tungsten-containing mass, or an additional element, which can be a molded part of the insert made of steel or aluminum, or other material by thermal pressing, connected to the tungsten-containing mass.

Указанный технический результат применительно к устройству достигается тем, что в износостойкой вставке для шипа противоскольжения, представляющей собой устанавливаемый в корпусе шипа противоскольжения стержневой элемент заданной длины и заданного поперечного сечения, имеющий рабочую часть, выполненную с длиной, меньшей общей длины вставки, при этом рабочая часть выполнена из вольфрамосодержащей массы, а остальная часть вставки выполнена из массы с удельным весом, меньшим удельного веса материала вольфрамосодержащей массы, и жестко присоединена к рабочей части вставки. The specified technical result in relation to the device is achieved by the fact that in a wear-resistant insert for an anti-skid stud, which is a core element of a given length and a predetermined cross section installed in the anti-skid stud body, having a working part made with a length shorter than the total length of the insert, while the working part made of tungsten-containing mass, and the rest of the insert is made of mass with a specific gravity less than the specific gravity of the material of the tungsten-containing mass, and rigidly attached to the working part of the insert.

При этом, остальная часть вставки может быть выполнена из карбида титана, стали, алюминия. In this case, the rest of the insert can be made of titanium carbide, steel, aluminum.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Такое исполнение износостойкой вставки позволяет существенно сократить расход вольфрамосодержащей массы, повысить способность вставки воспринимать ударные боковые и изгибные нагрузки и надежно закрепить вставку в корпусе шипа. This performance wear-resistant insert can significantly reduce the consumption of tungsten-containing mass, increase the ability of the insert to absorb shock lateral and bending loads, and securely fix the insert in the stud body.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата. The present invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the above set of features of the required technical result.

На фиг. 1 представлена износостойкая вставка для шипа противоскольжения, первый пример исполнения;
на фиг. 2 - износостойкая вставка для шипа противоскольжения, второй пример исполнения;
на фиг. 3 - шип противоскольжения с вставкой по данному изобретению;
на фиг. 4 - первый пример размещения составляющих вставки в пресс-форме;
на фиг. 5 - второй пример размещения составляющих вставки в пресс-форме;
на фиг. 6 - третий пример размещения составляющих вставки в пресс-форме.In FIG. 1 shows a wear-resistant insert for an anti-skid stud, a first embodiment;
in FIG. 2 - wear-resistant insert for an anti-skid stud, a second embodiment;
in FIG. 3 - anti-skid stud with an insert according to this invention;
in FIG. 4 is a first example of the placement of the components of the insert in the mold;
in FIG. 5 is a second example of the placement of the components of the insert in the mold;
in FIG. 6 is a third example of the placement of the components of the insert in the mold.

Износостойкая вставка 1 для шипа противоскольжения представляет собой стержневой элемент заданной длины и заданного поперечного сечения. Вставка 1 имеет рабочую часть 2 (фиг. 1). Рабочая часть 2 выполняется на длину L, меньшую общей длины вставки. Рабочая часть 2 вставки выполняется из вольфрамосодержащей массы, а остальная часть 3 вставки выполнена из массы с удельным весом материала, меньшим удельного веса материала вольфрамосодержащей массы. Остальная часть 3 жестко присоединена к рабочей части 2 вставки, например, за счет спекания при формовании или любым другим образом. Остальная часть 3 вставки может быть выполнена из карбида титана. The wear-resistant insert 1 for the anti-skid stud is a core element of a given length and a given cross section. Box 1 has a working part 2 (Fig. 1). The working part 2 is performed to a length L less than the total length of the insert. The working part 2 of the insert is made of tungsten-containing mass, and the remaining part 3 of the insert is made of mass with a specific gravity of the material less than the specific gravity of the material of the tungsten-containing mass. The rest of the 3 is rigidly attached to the working part 2 of the insert, for example, by sintering during molding or in any other way. The rest of the insert 3 may be made of titanium carbide.

Если вставка формируется в пресс-форме, то в конечном виде она представляет собой цилиндр (фиг. 1) или усеченный конус с гладкими внешними поверхностями. Если рабочая часть вставки формуется отдельно, а соединение ее с остальной частью происходит за счет термического нагрева и прессового сжатия контактирующих поверхностей частей, то на внешней поверхности вставки в месте соединения ее частей образуется бурт 4, который в последующем используется в качестве фиксатора вставки при ее закреплении в корпусе 5 шипа противоскольжения (фиг. 3). На фиг. 3 представлен пример выполнения шипа противоскольжения, корпус которого может быть изготовлен из композиционных материалов (пластмассы, полимеров и т.д.). Закрепление вставки в таком корпусе может быть осуществлено термической осадкой материала. Небольшая высота рабочей части вставки гарантированно снижает вероятность излома этой части вставки, а остальная часть, не участвующая в процессе износа из-за контакта с опорной поверхностью, удерживает вставку в корпусе. Вставка, при этом, имеет вес меньший, чем если бы она была выполнена полностью однородной из вольфрамосодержащей массы. If the insert is formed in the mold, then in the final form it is a cylinder (Fig. 1) or a truncated cone with smooth external surfaces. If the working part of the insert is molded separately, and its connection with the rest is due to thermal heating and press compression of the contacting surfaces of the parts, then a collar 4 is formed on the outer surface of the insert at the junction of its parts, which is subsequently used as an insert retainer when fixing it in the housing 5 of the anti-skid stud (Fig. 3). In FIG. Figure 3 shows an example of an anti-skid stud, the housing of which can be made of composite materials (plastics, polymers, etc.). The insert can be fixed in such a housing by thermal upsetting of the material. The small height of the working part of the insert is guaranteed to reduce the likelihood of a break in this part of the insert, and the rest, which is not involved in the wear process due to contact with the supporting surface, holds the insert in the housing. The insert, in this case, has a weight less than if it were made completely homogeneous from a tungsten-containing mass.

В качестве остальной части может быть использована отформованная заготовка из стали или иного материала, к которой жестко прикрепляется рабочая часть вставки из отформованной и спеченной в пресс-форме вольфрамосодержащей массы. Остальная часть вставки также может быть отформована из массы другого материала, например, карбида титана. As the rest, a molded billet of steel or other material can be used, to which the working part of the insert of a molded and sintered tungsten-containing mass is rigidly attached. The rest of the insert can also be molded from a mass of another material, such as titanium carbide.

Существенным является условие, чтобы материал остальной части выступал в качестве облегченного материала по отношению к материалу вольфрамосодержащей массы. В данном случае в качестве критерия можно рассматривать условие что остальная часть вставки выполнена из массы с удельным весом, меньшим удельного веса материала вольфрамосодержащей массы. Такое исполнение вставки позволит существенно снизить ее вес и повысить ее надежность и долговечность за счет снижения вероятности разрушения остальной части вставки, располагаемой в корпусе шипа противоскольжения. It is essential that the rest of the material acts as a lightweight material with respect to the tungsten-containing material. In this case, the condition that the rest of the insert is made of a mass with a specific gravity less than the specific gravity of the material of the tungsten-containing mass can be considered as a criterion. This embodiment of the insert will significantly reduce its weight and increase its reliability and durability by reducing the likelihood of destruction of the rest of the insert located in the housing of the anti-skid stud.

Способ изготовления износостойкой вставки 1 для шипа противоскольжения включает в себя засыпку в форму 6 для прессования вольфрамосодержащей массы 7, прессование засыпанной массы для ее уплотнения и последующее спекание уплотненной массы для образования вставки заданной длины или включает в себя отдельное изготовление вставки меньшей длины и остальной части из другого материала и последующее их соединение путем термического нагрева и сжатия вне формы. A method of manufacturing a wear-resistant insert 1 for an anti-skid stud includes filling in a mold 6 for pressing a tungsten-containing mass 7, pressing the filled mass for its compaction and subsequent sintering of the compacted mass to form an insert of a predetermined length, or includes separately manufacturing an insert of a shorter length and the rest of other material and their subsequent connection by thermal heating and compression outside the mold.

При засыпке часть формы 6 для прессования заполняют вольфрамосодержащей массой 7 на глубину, меньшую длины вставки, а остальную часть формы для прессования заполняют дополнительным элементом 8 или дополнительной массой 9, выполненными из так называемого облегченного материала с удельным весом, меньшим удельного веса вольфрамосодержащей массы. When filling, part of the compression mold 6 is filled with a tungsten-containing mass 7 to a depth less than the length of the insert, and the rest of the compression mold is filled with an additional element 8 or additional mass 9 made of the so-called lightweight material with a specific gravity less than the specific gravity of the tungsten-containing mass.

Затем составляющие вставки прессуют (уплотняют) в пресс-форме и осуществляют спекание массы. Then the component inserts are pressed (compacted) in the mold and sintering is carried out.

При спекании осуществляется жесткое соединение вольфрамосодержащей массы с дополнительным элементом 8 или дополнительной массой 9. During sintering, a tungsten-containing mass is rigidly bonded to additional element 8 or additional mass 9.

Согласно данного способа можно использовать несколько вариантов изготовления комбинированной (составной) вставки. Например, при засыпке форму 6 для прессования сначала заполняют вольфрамосодержащей массой 7, а затем ее заполняют дополнительным элементом 8 или дополнительной массой 9 (фиг. 4). Или при засыпке форму 6 для прессования сначала заполняют дополнительной массой 9, а затем ее заполняют вольфрамосодержащей массой 7 (фиг. 5). According to this method, you can use several options for the manufacture of a combined (composite) insert. For example, when filling, the pressing mold 6 is first filled with a tungsten-containing mass 7, and then it is filled with an additional element 8 or an additional mass 9 (Fig. 4). Or, when filling, the pressing mold 6 is first filled with additional mass 9, and then it is filled with a tungsten-containing mass 7 (Fig. 5).

Или при засыпке в форму 6 для прессования сначала устанавливают предварительно отформованный дополнительный элемент 8, представляющий собой по длине часть вставки, а затем форму для прессования заполняют вольфрамосодержащей массой 7. Or, when filling in the mold 6 for pressing, first a preformed additional element 8 is installed, which is the length of the insert, and then the mold for pressing is filled with a tungsten-containing mass 7.

В качестве дополнительной массы может быть использован карбид титана, металлокерамика, керамика, а дополнительный элемент представляет собой отформованную часть вставки, выполненную из стали, или алюминия, или другого материала. Для дополнительной массы или в качестве дополнительного элемента используют массы и элементы из материалов, которые при спекании взаимодействуют с компонентами вольфрамосодержащей массы с тем, чтобы обеспечить жесткое соединение рабочей части вставки с остальной частью вставки. As an additional mass, titanium carbide, cermets, ceramics can be used, and the additional element is a molded part of the insert made of steel, or aluminum, or another material. For additional mass or as an additional element, we use masses and elements made of materials that, during sintering, interact with the components of the tungsten-containing mass in order to provide a rigid connection of the working part of the insert with the rest of the insert.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как основано на широко известной технологии изготовления спекаемых износостойких вставок для шипов противоскольжения и не требует дополнительного оборудования и специальной оснастки, кроме тех, что используются на производстве изготовления шипов. The present invention is industrially applicable, as it is based on the well-known manufacturing technology of sintered wear-resistant inserts for anti-skid studs and does not require additional equipment and special equipment, except for those used in the manufacture of studs.

Настоящее изобретение позволяет снизить вес шипа за счет снижения веса вставки и повысить эксплуатационную надежность шипов противоскольжения. The present invention allows to reduce the weight of the stud by reducing the weight of the insert and to increase the operational reliability of the anti-skid studs.

Claims

1. A method of manufacturing a wear-resistant insert for an anti-skid stud, in which a tungsten-containing mass is poured into a compression mold, a filled mass is pressed to compact it and subsequent sintering of the compacted mass is carried out to form an insert of a given length, characterized in that part of the compression mold is filled with a tungsten-containing mass on a depth less than the length of the insert, and the rest of the compression mold is filled with an additional element or additional mass of material with a specific gravity, enshim volframosoderzhaschey proportion of weight carried and rigid connection volframosoderzhaschey mass with an additional element or an additional weight in the form of or outside it.

2. The method according to claim 1, characterized in that the preformed additional element is first installed in the compression mold, and then the tungsten-containing mass is filled into the mold.

3. The method according to claim 1, characterized in that the compression mold is first filled with additional mass, and then the mold is filled with a tungsten-containing mass.

4. The method according to claim 1, characterized in that titanium carbide is used as an additional mass.

5. The method according to claim 1, characterized in that the additional element is a molded part of the insert made of steel or aluminum.

6. A wear-resistant insert for an anti-skid stud, made in the form of a core element of a given length and a given cross section, having a working part, characterized in that the working part is made shorter than the total length of the insert and made of tungsten-containing mass, and the rest of the insert is made of mass with a specific gravity less than the specific gravity of the tungsten-containing mass, and is rigidly attached to the working part of the insert.

7. The insert according to claim 6, characterized in that the rest of the insert is made of titanium carbide.

8. The insert according to claim 6, characterized in that the rest of the insert is made of steel.

9. The insert according to claim 6, characterized in that the rest of the insert is made of aluminum.

10. The insert according to claim 6, characterized in that the rest of the insert is made of cermet.

11. The insert according to claim 6, characterized in that the rest of the insert is made of ceramic.