Способ получения составных изделий

)5 В 22 Г 3/14, 3/Ь,ИДЕТЕ АВТОРСКОМ ВНЪ сти поыть искторной составтся в месту спосо-ф чатое ны раз- роч- тей- стабилиза и увеличен диняемых ретенияго венцвиг саделия.же изобрния во в Цель изо меров зубчат кости на с составного из. На черте ного прессовеленор о месльнто жена схема повторарой пресс-форме,ГОСУДАРСТВЕН 1 ЫИ КО"1 ИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯЫ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Белорусское республиканское научно"производственное обаединение порошковой металлургии(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТА 1 ХИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к порошковойметаллургии и может быть использовано вавтомобильной и тракторной промышленности при изготовлении составных изделийтипа вал-шестерня. Цель - стабилизацияразмеров зубчатого венца и увеличениепрочности на сдвиг соединяемых деталейсоставного изделия, Изобретение осущестИзобретение относится к об рошковой металлургии и может пользовано в автомобильной и т промышленности при изготовлен х изделий типа вал-шестерня, вляют следующим образом, Смешивают шихту, содержащую 0,3 карандашного графита ГК, 0,57 О стеарита цинка, низко- легированный железный порошок ПЖН 4 Д 2 М - остальное, и прессуют в первой пресс-форме зубчатый венец при давлении 500 МПа. Получают заготовку плотностью 85 О, Зазор. между венцом и валом получают за сцет изменения внутреннего диаметра венца при его прессовании. Собирают составное изделие из венца и вала, выполненного из материала сталь 45 с нанесекным на его поверхности сетчатым рифлением по мосту соединения с венцом; помещают его во вторую пресс-Форму, допрессовывают при давлении 950 - 1050 МПа, а затем спекают. Расчет минимальной величины зазо. ра между венцом и валом перед повторным прессованием ведут по формуле Ь= Р/4(1- ехрг-(0,05-0,06 Я, где Р - внутренний диаметр отверстия венца в сопряжении с валом. 1 ил., 1 табл. Сущность изобретения заключаследующем. На компактный вал побудущего соединения механическимбом на токарном станке наносят срифление 1,0 (ГОСТ 21474-75). Иэ повой смеси прессуют заготовку зубвенца 1. Собирают вал и венец с апреным зазором и помещают их вопресс-форму,Вал с сетчатым рифлением 2 ибудущего соединения служит центрастержнем в процессе доуплотнения, 3 1692738/ляется гарантией соосности двух частейкомпозиционного изделия,При деформации такой заготовки внутренняя цилиндрическая поверхность венцаиз-эа наличия зазора свободна, а торцовыеповерхности вследствие соприкасания с рабочим инструментом 3 испытывают тормозящее действие сил контактного трения,из-за чего деформация зубчатого венца происходит неравномерно. В процессе свободной осадки цилиндрическая внутренняяповерхность прессовки принимает бочкообразную форму и материал прессовки",встречается" с валом сначала в средней частинакатанной поверхности, заполняя приэтом впадины сетчатого рифления. В процессе дальнейшего доуплотнения зона контакта расширяется в обе стороны до тех пор,пока в контакт с валом не вступит вся внутренняя поверхность прессовки зубчатоговенца. В результате получают механическоесоединение между венцом и валом, которое. осуществляется посредством выступов навалу и соответствующих впадин.в отверстиивенца,После выпрессовки композиционногоизделия из пресс-формы в результате упругого последействия материал венца в отличие от вала расширяется как в поперечном,так и в осевом направлениях. При этом возникает некоторое рассогласование в "ша. гах" (параметрах рифления на вале и венце),в результате чего венец заклинивается навале и сохраняет соосность с ним в течениевсего процесса спекания.Давление прессования во второй прессформе должно быть в пределах 950 - 1050МПа.При более низких давлениях не происходит полного заполнения впадин сетчатогорифления, что снижает прочность соединения вала и венца. Кроме того, при давленииниже 950 МПа не достигается максимальновозможная технологическая плотность венца, что впоследствии при спекании дастбольший процентусадки, а значит, не будетобеспечена необходимая точность изделия.Превышение давления сверх 1050 МПа(при этом заполнены уже все впадины навалу и венец деформируется в условияхдвухстороннего сжатия) работа прессования расходуется в основном на преодоление сил трения с боовой поверхностьюматрицы, центрального стержня и на работуупругой деформации, поэтому повышатьдавление выше 1050 МПа не имеет смысла,Величину зазора между прессовкой и валом рассчитывают цо уравнению, полученному эмпирически;. путем:5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 о:= - (1 - ехр- (0,05-0,0 б)) () 0 где О - внутренний диаметр отверстиявенца.Если зазор между прессовкой и валомвыбирается меньше значения, вычисленногоиз уравнения (1); то при нагружении ещена стадии упругой деформации за счет поперечного упругого расширения прессовкиэтот зазор "выбирается" и прессовка еще доначала пластического течения заклинивается между пресс-формой и валом по всейвысоте прессовки, На следующей - пластической стадии деформирования - силы контактного трения, возникающие междувалом с сетчатым рифлением и прессовкойбудут тормозить течение материала, препятствовать уплотнению материала прессовки у вала и заполнению впадин сетчатогорифления, что приводит к снижению прочности соеди не н ия на сдвиг.Если зазор больше значения, полученного по уравнению (1), то вследствие разрушения прессовки в процессе ее свободнойосадки и разуплотнения конечная плотность изделий уменьшается, в процессеспекания возможно нарушение соосностивала и венца. что в результате дает уменьшение осдв. и снижение точности получаемого изделия.Способ осуществляют следующим образом,-Из приготовленной шихты прессуют порошковые заготовки зубчатого венца плотностью 85;4, на вал из стального проката натокарном станке наносят сетчатое рифление. собирают композиционное иэделие изпорошкового венца и вала, во второй прессформе дополнительно уплотняют порошковый венец давлением 950 - 1050 МПа,спекают в дис.аммиаке при 1140 С в течение 2 ч,П р и м е р. Изготовление детали шестерня ведомая для гидронасоса НШ 32 У.Смешивали шихту из порошков карандашнога графита ГК- 0,3 оь, стеррата цинка - 0,5,ь. низколегированный железныйпорошок ПНЖ 4 Д 2 М - остальное, прессовали в первой пресс-форме зубчатые венцыпри давлении 500 МПа (85;ь плотности),Различную величину зазора между венцоми валом получали за счет разного внутреннего диаметра венца путем прессования сцентральными стержнями различного диаметра в первой пресс-форме. Собирали композиционное изделие из порошковоговенца и вала (сталь 45) с сетчатым рифлением по месту будущего соединения, помещали его во вторую пресс-форму и1692738 ВеличинзазораГ Точность размеров композиционного издели Способполу чеиия Удел ьусилисдвигМПа авление овторно Осевобие н Степеньточности ова орцовоебиение зменен лины сбей норма венца мм789.1 О допрессовывали при различных давлениях (800, 950, 1000, 050, 1150 МПа). Полученные таким образом композиционные иэделия спекали в диссоциированном аммиаке при 1140 С в течение 2 ч, 5Проведенные технологические режимы по предлагаемому и известному способам, а также полученные результаты представлены в таблице.Из данных этой таблицы видно, что 9 10 классу точности соответствуют композиционные изделия, полученные по режимам 3 - б и 9, Рп р = 950-1050 МПа, д= 0,30-0,40 мм), при этом они имеют самую высокую прочность соединениЯ: 17 сдв = 380 - 386 МПа, Как 15 показал металлографический анализ притаких условиях доуплотнения, когда сопрягаемые части детали находятся в очень близком контакте в процессе спекания, происходит активное диффузионное взаимо действие материала венца и вала, образуется диффузионная эона. Наличие механического зацепления и диффузионного взаимодействия 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 30 11 классу точности), изменение длины общей нормали в два рада превышает допуск на этот размер по чертежу 0,15 мм) и стслв. = 120 МПа, предлагаемый способ позволяет получать детали 9 степени точности и увеличить предел прочности на сдвиг в 3,2 раза.Кроме того, предлагаемый способ прост в исполнении, гарантиоует 100; точность готовых деталей после спекания, применим для материалов с различной степенью усадки, а также для материалов различного состава.Формула изобретения Способ получения составных изделий, преимущественно типа вал-шестерня с зубчатым венцом из порошкового материала, включающий приготовление шихты, прессование охватывающей детали, сборку охватывающей и охватываемой деталей с зазором и последующее спекание, о т л ич а ю щ и. й с я тем, что, с целью стабилизации размеров зубчатого венца и увеличения прочности на сдвиг соединяемых деталей, зазор рассчитывают по формуле д= О/4 (1 - ехр,05 - 0,06)Д. где О - внутренний диаметр отверстия венца, на сопрягаемую поверхность вала наносят сетчатое рифление, а перед спеканием проводят повторное прессование зубчатого венца давлением 950 - 1050 МПа,1692738 оставитель Н. Тумиехред М,Моргентал Корректор Э.Лончако Редак Заказ 4036 Тираж Подписн ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр 113035. Москва, Ж. Раушская наб., 4/5КНТ ССС тиям Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1