SU1692738A1 - Способ получени составных изделий - Google Patents

Description

1

(21)4731427/02 (22)16.06.89 (46)23.11.91. Бюл. №43 (71) Белорусское республиканское научно- производственное объединение порошковой металлургии

) Е.С.Севасть нов, В.И.Мехед. П.Н.Кире- ев, И.А.Белько, Е.Д.Авербух, К.И.Масалов, . С.П.Горбач и Ю.С.Нистратов (53)621.762.8(088.8)

(56)Патент США № 4539197, кл. В 22 F 3/00. 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1407675, кл. В 22 F 3/00, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВНЫХ ИЗДЕЛИЙ

(57)Изобретение относитс  к порошковой металлургии и может быть использовано в автомобильной и тракторной промышленности при изготовлении составных изделий типа вал-шестерн . Цель - стабилизаци  размеров зубчатого венца и увеличение прочности на сдвиг соедин емых деталей составного издели . Изобретение осуществл ют следующим образом. Смешивают шихту, содержащую 0,3% карандашного графита ГК-2, 0,5% стеарита цинка, низколегированный железный порошок ПЖН 4Д2М - остальное, и прессуют в первой пресс-форме зубчатый венец при давлении 500 МПа. Получают заготовку плотностью 85%. Зазор между венцом и валом получают за счет изменени  внутреннего диаметра венца при его прессовании. Собирают составное изделие из венца и вала, выполненного из материала сталь 45 с нанесенным на его поверхности сетчатым рифлением по мосту соединени  с венцом, помещают его во вторую пресс-форму, допрессозывают при давлении 950-1050 МПа, а затем спекают . Расчет минимальной величины зазора между венцом и валом перед повторным прессованием ведут по формуле д D/4{1 - (0,05-0.. где D - внутренний диаметр отверсти  венца в сопр жении с валом. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относитс  к области порошковой металлургии и может быть использовано в автомобильной и тракторной промышленности при изготовлении составных изделий типа вал-шестерн .

Цель изобретени  - стабипизаци  размеров зубчатого венца и увеличение прочности на сдвиг соедин емых частей составного издели 

На чертеже изображена схема повторного прессовани  во второй пресс-форме.

Сущность изобретени  заключаетс  в следующем. На компактный вал по месту будущего соединени  механическим способом на токарном станке нанос т сетчатое рифление 1,0 (ГОСТ 21474-75). Из порошковой смеси прессуют заготовку зубчатого венца 1. Собирают вал и венец с определенным зазором и помещают их во вторую пресс-форму

Вал с сетчатым рифлением 2 по месту будущего соединени  служит центральным стержнем в процессе доуплотнени , что  вV

ы

л етс  гарантией соосности дпух частей композиционного издели .

При деформации такой заготовки внутренн   цилиндрическа  поверхность венца из-за наличи  зазора свободна, а торцовые поверхности вследствие соприкасани  с рабочим инструментом 3 испытывают тормоз щее действие сил контактного трени , из-за чего деформаци  зубчатого пенца происходит неравномерно.В процессе свободной осадки цилиндрическа  внутренн   поверхность прессовки принимает бочкообразную форму и материал прессовки встречаетс  с валом сначала в средней части накатанной поверхности, заполн   при этом впадины сетчатого рифлени . В процессе дальнейшего доуплотнени  зона контакта расшир етс  в обе стороны до тех пор, пока в контакт с валом не вступит вс  внутренн   поверхность прессовки зубчатого венца. В результате получают механическое соединение между венцом и валом, которое осуществл етс  посредством выступов на валу и соответствующих впадин в отверстии венца.

После выпрессовки композиционного издели  из пресс-формы в результате упругого последействи  материал венца в отличие от вала расшир етс  как в поперечном, так и в осевом направлени х. При этом возникает некоторое рассогласование в шагах (параметрах рифлени  на вале и венце), в результате чего венец заклиниваетс  на вале и сохран ет соосность с ним в течение всего процесса спекани .

Давление прессовани  во второй пресс- форме должно быть в пределах 950-1050 МПа.

При более низких давлени х не происходит полного заполнени  впадин сетчатого рифлени , что снижает прочность соединени  вала и венца. Кроме того, при давлении ниже 950 МПа не достигаетс  максимально возможна  технологическа  плотность венца , что впоследствии при спекании даст больший процент усадки, а значит, не будет обеспечена необходима  точность издели .

Превышение давлени  сверх 1050 МПа (при этом заполнены уже все впадины на валу и венец деформируетс  в услови х двухстороннего сжати ) работа прессовани  расходуетс  в основном на преодоление сил трени  с боковой поверхностью матрицы, центрального стержн  и на работу упругой деформации, поэтому повышать давление выше 1050 МПа не имеет смысла.

Величину злзора между прессовкой и валом рассчитывают по уравнению, полученному эмпирическим путем.

- д Ј{1-ехр - (0.05-0,06)} )

где D - внутренний диаметр отверсти 

венца.

Если зазор между прессовкой и валом выбираетс  меньше значени , вычисленного Из уравнени  (1), то при нагружении еще на стадии упругой деформации за счет поперечного упругого расширени  прессовки этот зазор выбираетс  и прессовка еще до начала пластического течени  заклиниваетс  между пресс-формой и валом по всей высоте прессовки. На следующей - пластической стадии деформировани  - силы контактного трени , возникающие между валом с сетчатым рифлением и прессовкой будут тормозить течение материала, преп тствовать уплотнению материала прессовки у вала и заполнению впадин сетчатого рифлени , что приводит к снижению прочности соединени  на сдвиг.

Если зазор больше значени , полученного по уравнению (1), то вследствие разрушени  прессовки в процессе ее свободной осадки и разуплотнени  конечна  плотность изделий уменьшаетс , в процессе спекани  возможно нарушение соосности вала и венца, что в результате дает уменьшение Осдв- и снижение точности получаемого издели .

Способ осуществл ют следующим обра-- зам.

-Из приготовленной шихты прессуют порошковые заготовки зубчатого венца плотностью 85%, на вал из стального проката на токарном станке нанос т сетчатое рифле - ние, собирают композиционное изделие из порошкового венца и вала, во второй прессформе дополнительно уплотн ют порошковый венец давлением 950-1050 МПа, спекают в дис.аммиаке при 11-40°С в течение 2 ч.

Пример. Изготовление детали шестерн  ведома  дл  гидронасоса НШ32У.

Смешивали шихту из порошков карандашного графита ГК-2 - 0,3%, стеррата цинка - 0,5%, низколегированный железный порошок ПНЖ 4Д2М - остальное, прессовали в первой пресс-форме зубчатые венцы при дзалении 500 МПа (85% плотности) Различную величину зазора между венцом и валом получали за счет разного внутреннего диаметра венца путем прессовани  с

центральными стержн ми различного диаметра в первой пресс-форме. Собирали композиционное изделие из порошкового венца и вала (сталь 45) с сетчатым рифлением по месту будущего соединени , помеща- ли его во вторую пресс-форму и

допрессовыолли при различных давлени х (800, 950, 1000, 1050, 1150 МПа). Полученные таким образом композиционные издели  спекали в диссоциированном аммиаке при 1140°С в течение 2 ч.

Проведенные технологические режимы по предлагаемому и известному способам, а также полученные результаты представлены в таблице.

Из данных этой таблицы видно, что 9 классу точности соответствуют композиционные издели , полученные по режимам 3- 6 и 9. {Рпр 950-1050 МПа, д 0,30-0,40 мм), при этом они имеют самую высокую прочность соединени : асдв 380-386 МПа. Как показал металлографический анализ при таких услови х доуплотнени , когда сопр гаемые части детали наход тс  в очень близком контакте в процессе спекани , происходит активное диффузионное взаимо- действие материала венца и вала, образуетс  диффузионна  зона. Наличие механического зацеплени  и диффузионного взаимодействи  двух составных частей детали дает значительное повышение проч- ности на сдвиг по сравнению с известным способом.

По сравнению с шестерней, изготовленной по известному способу, у которой осевое биение равно 0,15 мм (это соответствует 11 классу точности), изменение длины общей нормали в два раза превышает допуск на этот размер по чертежу (0,15 мм) и «сдв. 120 МПэ, предлагаемый способ позвол ет получать детали 9 степени точности и увеличить предел прочности на сдвиг в 3,2 раза.

Кроме того, предлагаемый способ прост в исполнении, гарантирует 100% точность готовых деталей после спекани , применим дл  материалов с различной степенью усадки , а также дл  материалов различного состава .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  составных изделий, преимущественно типа вал-шестерн  с зубчатым венцом из порошкового материала, включающий приготовление шихты, прессование охватывающей детали, сборку охватывающей и охватываемой деталей с зазором и последующее спекание, отличающийс  тем, что, с целью стабилизации размеров зубчатого венца и увеличени  прочности на сдвиг соедин емых деталей, зазор рассчитывают по формуле 5 D/4 {1 - (0,05-0,06)}, где D - внутренний диаметр отверсти  венца, на сопр гаемую поверхность вала нанос т сетчатое рифление, а перед спеканием провод т повторное прессование зубчатого венца давлением 950-1050 МПа.

   I

   У/////.

   з