Способ изготовления армированных зубчатых колес

(51)5 В 22 0 19/00, 18/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОо 9(71) Харьковский комплекс Всесоюзного научно-исследовательского технологическогоинститута(56) Авторское свидетельство СССРМ 1463388, кл, В 22 О 19/00, 1989.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС(57) Использование: в машиностроении, в частности для изготовления армированных заготовок дисковых деталей типа зубчатых колес, Сущность; армирующую вставку 1 в виде зубчатого контура устанавливают в рабочую полость матрицы 2 с зазором д =(0,1- 0,4)гп в зонах переходных поверхностей зубьев и с плотным прилеганием в зонах активных поверхностей и вершин зубьев. Затем между армирующей вставкой 1 и стержнем 3 заливают расплав 4, после чего производят прессование пуансоном 5.3 ил., 2 табл,Изобретение относится к машиностроению и предназначено для изготовления армированных заготовок дисковых деталей типа зубчатых колес.Цель изобретения - повышение срока службы и нагрузочной способности зубчатых колес.На фиг, 1 представлена схема изготовления заготовки армированной шестерни с получением сжимающих напряжений в армирующей вставке в зонах переходных поверхностей зубьев, вид сбоку; на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - схема изготовления заготовки армированной шестерни с получением сжимающих напряжений в армирующей вставке в зонах переходных поверхностей зубьев и растягивающих в зонах активных поверхностей зубьев,Способ изготовления заготовок армированных зубчатых колес реализуется следующим образом,Армирующую вставку 1 в виде зубчатого контура устанавливают в рабочую полость матрицы 2 с зазором д=(0,1 - 0,4)в, где п - модуль зуба в зонах переходных поверхностей зубьев и с плотным прилеганием в зонах активных поверхностей зубьев, Затем между армирующей вставкой 1 и стержнем 3 заливают расплав 4. После чего производят прессование пуансоном 5 с удельным давлением, необходимым для конкретного металла. При этом на внутреннюю поверхность армирующей вставки 1 через расплав 4 передают давление прессования, вызывающее в ней упруго-пластическую деформацию в зонах переходных поверхностей зубьев.Происходит формообразование заготовки армированной шестерни 6. Давление прессования поддерживают до окончания кристаллизации расплава. После окончания кристаллизации заготовка армированной шестерни 6 извлекается из пресс-формы выталкивателем 7. Армирующую вставку 1 можно установить с зазором К между ее наружной поверхностью и матрицей 2 в зонах активных поверхностей зубьев. Зазор К образуется, если армирующая вставка 1 в зонах активных поверхностей зубьев выполнена в виде плоскости или с отрицательной кривизной по отношению к профилю зуба. После охлаждения заготовки 6 в армирующей вставке 1 под действием остаточных упруго-пластиьчатых деформаций и из-за адгезионного соединения армирующей вставки 1 с основным (закристаллизованным) металлом заготовки шестерни 6 возникают в зонах переходных поверхностей зубьев сжимающие напряжения, а в зонах активных поверхностей - растягива 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ющие напряжения, которые обеспечивают повышение долговечности и нагрузочной способности армированных шестерен в процессе эксплуатации.Предлагаемый способ опробован при проведении опытной штамповки на гидравлическом прессе П 3232 А с усилием 160 тс. Для проведения испытаний изготовлен опытный штамп. Штампуют армированную заготовку шестерни дизельного двигателя 10 Д 100 диаметром 80 мм, толщиной 20 мм.П р и м е р 1. Армирующую вставку в виде зубчатого контура из стали 45 с наружным диаметром 80 мм, толщиной 20 мм и толщиной арматуры 1,5 мм устанавливают в полость матрицы с 0,1 тс зазором д = (0,1 - 0,4)а, при а =4(см. табл, 1).Увеличение зазора более 0,4 п, т.е. д = =1,6 мм приводит к потере устойчивости, т,е. к образованию утяжин и волн на армирующей вставке в зонах переходных поверхностей зубьев, Уменьшение зазора до значений менее 0,1 а, т,е, д = 0,4 мм приводит к незначительным упругим деформациям армирующей втулки и, как следствие, к отсутствию остаточных сжимающих напряжений в зонах переходных поверхностей зубьев после охлаждения отливки,После чего между армирующей вставкой и стержнем заливают расплав бронзы БРОЦС 5-5-5. Затем производят прессование расплавки пуансоном с удельным давлением 150 МПа. Давление прессования поддерживают до окончания кристаллизации расплава, После окончания кристаллизации расплава заготовку армированной шестерни извлекают из пресс-формы выталкивателем.П р и м е р 2, Армирующую вставку в виде зубчатого контура из стали 45 с наружным диаметром 80 мм, толщиной 20 мм и толщиной арматуры 1,5 мм устанавливают в полость матрицы с зазором К (см. табл. 2) между ее наружной поверхностью и матрицей в зонах активных поверхностей зубьев.Таким образом, увеличение зазора К более 1,5 мм приводит к потере стабильности заполнения расплавом зон вершин зубьев, Уменьшение зазора К до значений менее 0,5 мм приводит к отсутствию или незначительным остаточным растягивающим напряжениям в зонах активных поверхностей зубьев. После чего между армирующей вставкой и стержнем заливают расплав бронзы БР ОЦС 5-5-5, Затем производят прессование расплава пуансоном с удельным давлением 150 МПа, Давление прессования поддерживают до окончания кристаллизации расплава, После окончания1734942 Таблица 1 д,мм Рез льтаты испытаний 0,05 0,20,1 0,4 0,2 0,3 0,8 1,2 0,4 0,5 1,62 25 Зазо К, мм Рез льтаты испытаний 0,5 1 1,5 2кристаллизации расплава заготовку армированной шестерни извлекают из прессформы выталкивателем.После охлаждения заготовки на воздухе в армирующей вставке в зонах переходных поверхностей зубьев возникают сжимающие напряжения, а в зонах активных поверхностей - растягивающие напряжения, обеспечивающие повышение нагрузочной способности шестерни.Полученные заготовки армированной шестерни. соответствуют всем параметрам, предъявляемым в данной заготовке.Предлагаемый способ позволяет изготавливать заготовки армированных зубчатых колес повышенной долговечности и нагрузочной способности на универсальном кузнечно-прессовом оборудовании с применением типовой оснастки,Применение предлагаемого способа позволяетувеличить ресурс работы шестерни на 100 . Формул а изобретен и я Способ изготовления армированныхзубчатых колес, включающий размещение армирующей вставки в матрице с зазором 5 от ее стенок в отдельных зонах, установкуцентрального стрежня и заливку расплава в полость, образованную армирующей вставкой и центральным стержнем с последующим прессованием и кристаллизацией, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения срока службы и нагрузочной способности зубчатых колес, армирующую вставку используют в виде зубчатого кольцевого контура, при этом зазор между стен ками матрицы и последним образуюттольков зонах переходных поверхностей зубьев, величину его устанавливают равной (0,1 - 0,4)а, где т - модуль зуба, а в зонах активных поверхностей и вершин зубьев 20 зубчатый кольцевой контур размещаютвплотную к стенкам матрицы. В зонах переходных поверхностей зубьев отсутствуют остаточные сжимающие напряжениеПолучена качественнаязаготовкаТо жеПолучена качественная заготовкаТо жеПотеря устойчивости, образование утяжин и волн на армирующей вставке в зонах переходных поверхностейэ бьев В зонах активных поверхностей зубьев отсутствуют остаточные растягивающие напряжения В зонах активных поверхностей зубьев отсутствуют остаточные растягивающие напряжения Получена качественная деталь То же Потеря стабильности заполнения расплавом эон ве шин э бъев.Моть ектор ку ГКНТ ССС атент", г, У, ул, Гагарина, 10 аз 1772 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Жроизводственно-издательский комби Подписноетениям и открыти кая наб., 4/5