RU2284241C1 - Method for knurling toothed profiles on sintered bimetallic blanks - Google Patents
Method for knurling toothed profiles on sintered bimetallic blanks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284241C1 RU2284241C1 RU2005119894/02A RU2005119894A RU2284241C1 RU 2284241 C1 RU2284241 C1 RU 2284241C1 RU 2005119894/02 A RU2005119894/02 A RU 2005119894/02A RU 2005119894 A RU2005119894 A RU 2005119894A RU 2284241 C1 RU2284241 C1 RU 2284241C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working layer
- sintered
- rolling
- bimetallic
- knurling
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области ротационной обработки материалов давлением, конкретно к изготовлению шестерен с внутренним зацеплением из спеченных биметаллических порошковых материалов методом накатывания зубонакатными роликами.The invention relates to the field of rotational processing of materials by pressure, specifically to the manufacture of gears with internal gearing from sintered bimetallic powder materials by rolling with gear rolling rollers.
Известен способ изготовления профилированных кольцевых изделий, включающий накатывание зубчатого профиля соответствующими накатниками на внутренней поверхности кольцевой заготовки (SU 929290, В 21 Н 5/02). Данный способ применяется для накатывания зубчатого профиля на заготовках из компактного материала, но он не эффективен при накатывании профиля на порошковых спеченных заготовках, потому что при его осуществлении не учитывается пористая структура исходной заготовки и уплотнение пористого материала при его деформации. Последнее приводит к существенной разноплотности уплотненного материала на вершине и во впадине зуба, а следовательно, к его недостаточной прочности.A known method of manufacturing profiled annular products, including the rolling of the toothed profile with appropriate knurls on the inner surface of the annular blank (SU 929290, 21
Известен способ накатывания зубчатых профилей на биметаллических заготовках и устройство для его осуществления (SU 1235604 A1, В 21 Н 5/00), принятый за прототип. Отличительными особенностями прототипа являются предварительное профилирование зубчатого профиля в виде рейки, которое осуществляют накатником с одновременным подогревом рейки, и последующее соединение зубчатого профиля с ободом колеса путем накатывания в закрытом калибре с предварительным нанесением флюса на обод колеса.A known method of rolling gear profiles on bimetallic workpieces and a device for its implementation (SU 1235604 A1, 21
Указанный способ предполагает предварительное профилирование зубчатого профиля в отдельном устройстве и окончательное формование в другом устройстве - закрытом калибре, что требует синхронизации их совместной работы и компенсации возможной погрешности по шагу. Соединение зубчатого профиля (рейки) с основой (ободом колеса) осуществляют с помощью нескольких операций - нанесение флюса, нагрева, деформации в закрытом калибре, а следовательно, требуется дополнительный контроль за режимами и параметрами каждой предыдущей операции с целью гарантированного выполнения параметров последующей операции (например, толщина флюса может повлиять на величину зазора стыка между началом и концом рейки при их соединении). В ряде случаев соединение с помощью флюса не гарантирует достаточной механической прочности соединения слоя и основы в зоне их контакта.The specified method involves the preliminary profiling of the toothed profile in a separate device and the final molding in another device - a closed caliber, which requires synchronization of their joint work and compensation of possible errors in steps. The connection of the gear profile (rail) with the base (wheel rim) is carried out using several operations - applying flux, heating, deformation in a closed gauge, and therefore, additional control over the modes and parameters of each previous operation is required in order to guarantee the performance of the parameters of the subsequent operation (for example , the thickness of the flux can affect the size of the joint gap between the beginning and the end of the rail when they are connected). In some cases, the connection using flux does not guarantee sufficient mechanical strength of the connection of the layer and the base in the zone of their contact.
Кроме того, при изготовлении зубчатых профилей на биметаллических спеченных заготовках указанный способ не позволяет эффективно проводить процесс накатывания, потому что не учитывает величину рабочего слоя заготовки, глубину проникновения деформации при накатывании в различных зонах зуба и взаимодействие материалов рабочего слоя и основы при их совместной деформации. В совокупности это может приводить либо к трещинам в зонах интенсивных растягивающих напряжений, либо к отслоению рабочего слоя от основы.In addition, in the manufacture of gear profiles on bimetallic sintered blanks, this method does not allow the rolling process to be carried out efficiently, because it does not take into account the size of the working layer of the workpiece, the penetration depth of deformation when rolling in different zones of the tooth, and the interaction of materials of the working layer and the base during their joint deformation. In aggregate, this can lead either to cracks in the zones of intense tensile stresses or to the detachment of the working layer from the base.
Таким образом, при деформации биметаллических спеченных заготовок важным условием является выбор оптимальной совокупности таких факторов процесса как исходная толщина рабочего слоя заготовки и величина уплотнения рабочего слоя в зоне растягивающих напряжений, обусловленная соответствующей величиной технологического припуска под накатывание.Thus, when deforming bimetallic sintered billets, an important condition is the selection of the optimal combination of process factors such as the initial thickness of the working layer of the workpiece and the amount of compaction of the working layer in the zone of tensile stresses, due to the corresponding value of the technological allowance for rolling.
Задачей изобретения является создание эффективного способа накатывания зубчатых профилей на биметаллических спеченных кольцевых заготовках, обеспечивающего экономию дефицитных материалов рабочего слоя за счет рационального выбора его исходной толщины и высокую плотность и прочность зубчатого профиля путем оптимального выбора технологического припуска для уплотнения и формообразования зубчатого профиля.The objective of the invention is to provide an effective method for rolling tooth profiles on bimetallic sintered annular blanks, which ensures the saving of scarce materials of the working layer due to the rational choice of its initial thickness and high density and strength of the tooth profile by the optimal choice of technological allowance for compaction and shaping of the tooth profile.
Поставленная задача решается следующим образом: зубчатый профиль накатывают на биметаллической спеченной кольцевой заготовке, состоящей из основы и внутреннего рабочего слоя толщиной t=(4,0-8,0)m, которую получают путем одновременного формования рабочего слоя и основы и спекания, а накатывание зубчатого профиля производят зубонакатными роликами после спекания заготовки с предварительным уплотнением рабочего слоя на величину технологического припуска на вершинах зубьев h=(0,25-1,25)m, где m - модуль зацепления.The problem is solved as follows: the serrated profile is rolled on a bimetallic sintered annular billet consisting of a base and an inner working layer of thickness t = (4.0-8.0) m, which is obtained by simultaneously forming the working layer and the base and sintering, and rolling the gear profile is produced by gear rolling rollers after sintering the workpiece with preliminary compaction of the working layer by the size of the technological allowance at the tops of the teeth h = (0.25-1.25) m, where m is the engagement module.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.
Фиг.1 - эскиз спеченной биметаллической кольцевой заготовки до и после накатывания зубчатого профиля, состоящей из рабочего внутреннего слоя (материал - порошок с требуемыми свойствами, например, бронзовый порошок) и наружной основы (обычный, например, железный порошок). На левой части чертежа показана заготовка после прессования и спекания, на правой части чертежа - после накатывания зубчатого профиля.Figure 1 is a sketch of a sintered bimetallic ring billet before and after rolling a toothed profile consisting of a working inner layer (material is a powder with the desired properties, for example, bronze powder) and an outer base (ordinary, for example, iron powder). On the left side of the drawing, the workpiece is shown after pressing and sintering, on the right side of the drawing, after rolling the toothed profile.
Фиг.2 - принципиальная схема процесса накатывания зубчатых профилей на биметаллических спеченных заготовках зубонакатными роликами;Figure 2 - schematic diagram of the process of rolling gear profiles on bimetallic sintered blanks by gear rolling rollers;
Фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6 - результаты макроструктурного анализа накатанного профиля при различных параметрах исходной заготовки и различных режимах уплотнения технологического припуска (примеры реализации способа).FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are the results of a macrostructural analysis of the rolled profile for various parameters of the initial billet and various modes of compaction of the technological allowance (examples of the method).
На фигурах 1 и 2 представлены эскиз биметаллической заготовки и схема устройства, раскрывающие работу предлагаемого способа, где 1 - биметаллическая кольцевая заготовка, 2 - матрица, 3 - эталонная шестерня, 4 - прижим, 5 - накатники, 6 - обойма.In figures 1 and 2 presents a sketch of a bimetallic billet and a diagram of the device, revealing the work of the proposed method, where 1 is a bimetallic ring billet, 2 is a matrix, 3 is a reference gear, 4 is a clip, 5 is a knurling, 6 is a clip.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Металлическую заготовку прессуют, например, в жесткой матрице, таким образом, чтобы исходная толщина рабочего слоя перед накатыванием составляла t=Rk-Rp=(4,0-8,0)m, где Rk - радиус зоны контакта рабочего слоя и основы; Rp - внутренний радиус заготовки. Процесс накатывания зубчатого профиля на рабочем слое заготовки, включающий предварительное уплотнение рабочего слоя и последующее формообразование зубчатого профиля с помощью накатников поясняется схемой, изображенной на фиг.2. Спеченную биметаллическую кольцевую заготовку 1 помещают в матрицу 2 соосно с эталонной шестерней 3 и закрепляют прижимом 4. Накатники 5, установленные с возможностью вращения в обойме 6, вводят в зацепление с эталонной шестерней 3, приводят во вращение и одновременно перемещают с заданным усилием в осевом направлении. По мере осевого перемещения накатников последовательно происходит уплотнение технологического припуска h с помощью заходной части накатника L1 и собственно накатывание зубьев с помощью формующего участка L2. По окончании процесса накатывания зубьев обойма 6 с накатниками 5 возвращается в исходное положение, а готовую деталь извлекают из матрицы 2. Плотность накатанных зубьев на пористой спеченной заготовке зависит от многих факторов, среди которых технологический припуск является параметром, позволяющим в определенных пределах управлять процессом уплотнения. Прежде всего, технологический припуск должен обеспечить требуемое уплотнение и формообразование вершины зуба, т.е. его величина должна составлять h=Rв-Rp, где Rв - радиус вершины зуба. При используемой исходной относительной плотности спеченного материала 0,75-0,85 можно рекомендовать величину технологического припуска h=(0,25-1,25)m, что, как следует из экспериментальных данных, является оптимальным. При этом максимальное уплотнение спеченного материала в зоне впадины зуба позволяет достичь плотности 0,96-0,98. При этом плотность спеченного материала в зоне вершины зуба составит порядка 0,92-0,94. Таким образом, рациональный выбор толщины рабочего слоя и величины технологического припуска позволяют обеспечить экономию специального материала рабочего слоя и получать изделия с зубчатыми профилями высокой плотности и прочности.The inventive method is as follows. The metal preform is pressed, for example, in a rigid matrix, so that the initial thickness of the working layer before rolling is t = Rk-Rp = (4.0-8.0) m, where Rk is the radius of the contact zone of the working layer and the base; Rp is the inner radius of the workpiece. The process of rolling the toothed profile on the working layer of the workpiece, including pre-compaction of the working layer and the subsequent shaping of the toothed profile with the help of knurls is illustrated by the diagram depicted in figure 2. The sintered
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Предлагаемый способ был реализован при изготовлении биметаллических шестерен с внутренним зацеплением со следующими параметрами:The proposed method was implemented in the manufacture of bimetallic gears with internal gearing with the following parameters:
- материал рабочего слоя - бронзовый порошок ДО5Н5;- material of the working layer - bronze powder DO5N5;
- материал основы - железный порошок АНС.100.29;- base material - iron powder ANS.100.29;
- модуль зацепления m=1,5 мм;- engagement modulus m = 1.5 mm;
- число зубьев - 76;- number of teeth - 76;
- диаметр вершин зубьев - 2Rв=111 мм;- the diameter of the tips of the teeth - 2Rv = 111 mm;
- диаметр впадин зубьев - 2Rвп=117 мм;- diameter of tooth cavities - 2Rvp = 117 mm;
- толщина рабочего слоя заготовки t=5-15 мм;- the thickness of the working layer of the workpiece t = 5-15 mm;
- технологический припуск h=0,2-2,0 мм;- technological allowance h = 0.2-2.0 mm;
Варьирование исходной толщины рабочего слоя осуществлялось путем его прессования с эксцентриситетом относительно центра основы на 5мм. В результате были получены заготовки с переменной толщиной рабочего слоя. Для получения различных величин технологического припуска заготовка 1 устанавливалась в матрице 2 с заданным эксцентриситетом относительно эталонной шестерни. В результате проведенного опробирования предлагаемого способа и исследования полученных шестерен путем измерения относительной плотности и анализа макроструктуры в характерных зонах образцов были получены следующие результаты:The initial thickness of the working layer was varied by pressing it with an eccentricity of 5 mm relative to the center of the base. As a result, blanks with a variable thickness of the working layer were obtained. To obtain different values of the technological allowance, the
- при накатывании со значительными технологическими припусками более 1,25m появляются дефекты в основании зуба (фиг.3), так как в результате переуплотнения материала рабочего слоя и его выдавливания возникают значительные деформации его растяжения;- when rolling with significant technological allowances of more than 1.25m defects appear at the base of the tooth (Fig. 3), since as a result of over-compaction of the material of the working layer and its extrusion, significant deformations of its tension arise;
- при накатывании с минимальными технологическими припусками менее 0,25m наблюдаются трещины на вершинах зубьев (фиг.4), так как неуплотненный пористый материал не выдерживает возникающих в этой зоне растягивающих напряжений;- when rolling with a minimum technological allowance of less than 0.25 m, cracks are observed on the tops of the teeth (Fig. 4), since uncompressed porous material does not withstand the tensile stresses arising in this zone;
- при толщине рабочего слоя менее 4,0m наблюдаются дефекты поверхности раздела рабочего слоя и основы в виде трещин и расслоений (фиг.5). Причиной дефектов являются значительные деформации сдвига на границе раздела;- when the thickness of the working layer is less than 4.0 m, defects in the interface between the working layer and the substrate are observed in the form of cracks and delaminations (Fig. 5). Defects are caused by significant shear deformations at the interface;
- при толщине рабочего слоя более 8,0m дефектов не наблюдается, но себестоимость изделия резко возрастает и применение биметалических спеченных материалов становится неэффективным;- when the thickness of the working layer is more than 8.0 m, no defects are observed, but the cost of the product increases sharply and the use of bimetallic sintered materials becomes ineffective;
- в зоне толщин рабочего слоя от 4,0m до 8,0m при накатке с технологическими припусками от 0,25m до 1,25m были получены зубья с хорошим качеством наружной поверхности, с волокнистой структурой зерен в приконтактных зонах, без дефектов и трещин по всему объему рабочего слоя изделия (фиг.6). При этом плотность материала на вершинах составляла 0,92-0,94, а плотность впадин - 0,96-0,98.- in the zone of thicknesses of the working layer from 4.0m to 8.0m during knurling with technological allowances from 0.25m to 1.25m, teeth with a good quality of the outer surface, with a fibrous grain structure in the contact areas, without defects and cracks were obtained the volume of the working layer of the product (Fig.6). The density of the material at the peaks was 0.92-0.94, and the density of the troughs was 0.96-0.98.
Оптимизация толщины рабочего слоя биметаллической заготовки в зависимости от модуля накатываемого зубчатого зацепления обеспечивает экономию специального материала рабочего слоя и получение зубьев с высокими эксплуатационными характеристиками, а рациональный выбор величины технологического припуска позволяет достигать достаточной плотности в материале вершины зуба и максимально необходимой плотности в материале впадин, что расширяет в целом технологические возможности процесса накатывания зубчатых и шлицевых профилей на спеченных биметаллических порошковых заготовках.Optimization of the thickness of the working layer of the bimetallic billet depending on the rolling gear mesh module ensures the saving of the special material of the working layer and the production of teeth with high operational characteristics, and the rational choice of the technological allowance allows achieving sufficient density in the material of the tooth apex and the maximum required density in the material of the depressions, which expands on the whole the technological capabilities of the process of rolling gear and splined profiles on special bimetallic powder blanks.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005119894/02A RU2284241C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Method for knurling toothed profiles on sintered bimetallic blanks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005119894/02A RU2284241C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Method for knurling toothed profiles on sintered bimetallic blanks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2284241C1 true RU2284241C1 (en) | 2006-09-27 |
Family
ID=37436456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005119894/02A RU2284241C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Method for knurling toothed profiles on sintered bimetallic blanks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2284241C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007128013A1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-11-15 | Miba Sinter Austria Gmbh | Procedure for manufacturing a toothed wheel |
CN106163694A (en) * | 2014-02-21 | 2016-11-23 | 吉凯恩粉末冶金工程有限公司 | For manufacturing the method and apparatus of gear together with clamp system |
-
2005
- 2005-06-27 RU RU2005119894/02A patent/RU2284241C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007128013A1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-11-15 | Miba Sinter Austria Gmbh | Procedure for manufacturing a toothed wheel |
US8069696B2 (en) | 2006-05-04 | 2011-12-06 | Miba Sinter Austria Gmbh | Method for producing a gear wheel |
CN106163694A (en) * | 2014-02-21 | 2016-11-23 | 吉凯恩粉末冶金工程有限公司 | For manufacturing the method and apparatus of gear together with clamp system |
CN106163694B (en) * | 2014-02-21 | 2018-03-13 | 吉凯恩粉末冶金工程有限公司 | For manufacturing the method and apparatus of gear together with clamp system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8474295B2 (en) | Method of compacting the surface of a sintered part | |
CA2348429C (en) | Method for producing a sintered part with a subsequent shaping of the green compact | |
RU2284241C1 (en) | Method for knurling toothed profiles on sintered bimetallic blanks | |
JP2004521743A (en) | Gear manufacturing method and apparatus | |
CN101332489A (en) | Cold-forging precise forming technique of gear sleeve | |
JP2009536268A (en) | Method for manufacturing gears | |
CN103071799A (en) | Method for producing surface-densified powder metallurgic gear | |
CN205798177U (en) | A kind of extrusion die | |
RU2316403C2 (en) | Method for forming multi-start helical riffles | |
CN101547758B (en) | Method for the production of a one-piece metallic multiple wheel, preform for the production thereof, and multiple wheel | |
Tang et al. | Experimental investigation of the effect of the circumferential loading of a rotary striking action cropping system | |
US6401562B1 (en) | Method for producing gear wheels from blanks obtained by sintering metal powders | |
CN100359281C (en) | Process for making sword body | |
JP4908877B2 (en) | Integrated crankshaft forging control method and forging device | |
CN206065314U (en) | Hub axle tube forging mold | |
RU2417854C1 (en) | Method of producing thin-wall shells | |
CN111618220B (en) | Forging method of large cake forging with diameter-height ratio larger than 10 | |
CN104624893A (en) | Forging forming method of large marine crank | |
MX2008000494A (en) | Method for the production of axially symmetrical workpieces with or without a toothed profile. | |
JP2828146B2 (en) | Extrusion molding method and apparatus for helical gear having shaft hole | |
JP2005342779A (en) | Method for forming gear | |
RU2392078C1 (en) | Method of manufacturing pipes with flanges | |
CN108246943A (en) | A kind of prefabricated blank manufacturing process of cylindric spiral gear | |
JPH10211539A (en) | Manufacture of gear | |
SU1646648A1 (en) | Method of making tapered workpieces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090628 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110427 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120628 |