Способ изготовления прямозубых порошковых шестерен

(51)5 В 22 Е 3/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ ковои готовГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Радомысельский И. Д, Производство ииспользование порошковых деталей в легкой промышленности, Киев: Техника, 1982,с. 121,Авторское свидетельство СССРМ 1696147, кл. В 22 Р 3/02, 1989.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЯМОЗУБЫХ ПОРОШКОВЫХ ШЕСТЕРЕН(57) Сущность способа состоит в следующем. Подготовленную порошковую шихту Изобретение относится к порош металлургии, а именно к способам из ления прямозубых шестерен,Известен способ изготовления порошковых шестерен, включающий прессование полуфабриката с оформлением зубьев, его спекание и повторное прессование. Повторное прессование проводят в жесткой прессформе по схеме двусторонней осадки, степень деформации при этом не превышает 150)ь. Увеличение степени деформации приводит к резкому возрастанию усилия и снижению стойкости инструмента.Недостатком рассмотренного способа является низкое значение плотности в области зуба (90-937 и высокая разноплотность по высоте образующей (6 - 8,ь), Плотность зуба в среднем сечении минимальная и возрастает по направлению к торцам. Такое распределение плотности, а следовательно,и механических свойств приводит к повышенному износу средней части,иэ легированного порошка засыпают в матрицу и проводят двустороннее прессование зубчатого венца с оформлением профиля зуба до средней плотности 80-85. Диаметр центрального отверстия и высоту полуфабриката предварительно рассчитывают, Полуфабрикат спекают в защитной атмосфер размещают в матрице повторного прессо ния таким образом, что его наружная пове хность контактирует с матрицей, а внутренняя свободна. Зазор между внутренней поверхностью и оправкой заполняют порошком материала шестерни, проводят закрытую осадку полуфабриката с калиброванием отверстия, а затем - повторное спекание. 1 ил 1 табл,снижению прочности и иэносостойкости зубчатого венца.Известен способ изготовления порошковых шестерен, включающий прессование полуфабриката с оформлением зубчатого венца и центрального отверстия, спекание и повторное прессование полуфабриката с калиброванием отверстия, отличающийся ф тем, что, с целью повышения иэносостойко сти, повторное прессование осуществляют путем его осадки с уменьшением диаметра а отверстия, причем полуфабрикат прессуют с плотностью 80 - 850 с высотой и диаметром отверстия определяемым из ссхотноше)вел ний;= 0 - (0,79 - 0,97)( О - б Н = (1,25 - 1,43)Ьу (1) где О - диаметр делительной окружности,6, Ь - диаметр ентрального отверсти и высота шестерни.1771881 15 20 25- (й/Н - 0,87) Э); Н = (1,33-1,54)п; 35 свойствами 40 45 50 55 Способ изготовления шестерен, принятый за прототип, обеспечивает достижение высокой плотности как в области зубчатого венца, так и в центральной части. Остаточная пористость составляет 3 - 5. Существенным недостатком указанного способа изготовления шестерен являются низкие демпфирующие свойства готовых деталей. При этом не обеспечивается гашения вредных колебаний и вибраций станка, снижение шума, что снижает надежность работы и ухудшает условия труда. По данным работы (Н, С. Мартиросян, Структура и свойства вибродемпфирующих материалов на железной основе. Порошковая металлургия В 10, 1985, .с, 95-102) наилучшими демпфирующими свойствами обладают прессовки с остаточной пористостью.10-15 оф.Целью изобретения является повышение демпфирующих свойств порошковых шестерен и снижение шума и вибраций.Это достигается тем, что полуфабрикат прессуют с высотой Н и внутренним диамет, ром бо, определяемыми из соотношений: бо = (2,015 - 2,072)(Ь/Н - 0,38)б при этом перед осадкой зазор между полуфабрикатом и оправкой заполняют порошком материала шестерни, а после осадки, осуществляют повторное спекание,Такое выполнение процесса прессования прямозубых цилиндрическихшестерен позволяет изготавливать композиционную шестерню, включающую высокоплотный (с плотностью 98 О) иизносостойкий зубчатый венец и вязкую пористую сердцевину с остаточной пористостью 10 - 15 с высокими демпфирующимисвойствами,При эксплуатации таких шестерен снижаются колебания, вибрации и уровень шума, что повышает надежность работы иулучшает условия труда.На чертеже изображена схема процесса повторного прессования: слева - исход.ное положение, справа - конечное,Способ включает следующие операции.Подготовленную порошковую шихту иэ легированного порошка засыпают в матрицуи проводят двустороннее прессование зубчатого венца с оформлением профиля зубаи средней плотностью 80-85%, Диаметрцентрального отверстия и высота прессовкиопределяются из соотношений (1). Полученные полуфабрикаты спекают в защитной атмосфере, Далее зубчатый венец размещают в матрице повторного прессования таким образом, что наружная поверхность прессовки контактирует с матрицей, а внутренняя поверхность свободна Зазор между внутренней поверхностью прессовки и центральным сгержнем заполняется порошком материала шестерни. После этого проводят прессование 10 центральной части и йовторное прессование зубчатого венца.Повторное прессование проводят по схеме осадки трубной заготовки, размещенной в обойме с радиальным подпором внутренней поверхности, На первой стадии повторного прессования происходит уменьшение высоты зубчатого венца с образованием внутренней бочки и подпрессовка порошка в центральной части.Указанная схема деформирования осуществляется при отсутствии растягивающих напряжений и с радиальным подпорам внутренней поверхности зубчатого венца, При дальнейшем внедрении пуансона происходит трехосное прессование порошка в центральной части с оформлением диаметра б и осадка зубчатого венца, Интенсивные сдвиговые деформации. возникающие в зубчатом венце при его осадке на 25 - 35 О обеспечивают снижение разноплотности по образующей до 2,0-2,5 оь, Трехосное прес- сование центральной части обеспечивает достижение требуемой остаточной пористости 10 - 15 О с высокими демпфирующими При повторном спекании двухслойной композиционной шестерни в результате процесса диффузии образуется моноблок,у которого центральная часть имеет порйстость 10-157 О, а зубчатый венец - 2-2,5 о. Прочность границы спекания имеет среднее значение от прочности венца и центральной части.Уменьшение диаметра прессовки зуб- чатогО венца либо увеличение высоты относительно расчетных размеров приводит к перепрессовке центральной части и трещинам, Увеличение диаметра прессовки либоуменьшение высоты заготовки приводит кснижению плотности центральной части и,следовательно, к снижению демпфирующихсвойств и прочности изделия в целом,П р и м е р, По предлагаемому способу изготовливали шестерню ткацкого станка диаметром делительной окружности 0 = = 34 мм, модулем 2 мм, высотой и = 28 мм и внутренним диаметром б = 10 мм, Проводили прессование зубчатого венца из легированного порошка СПА 60 НМ с плотностью 6,67 г/см на гидравлическом прессе, Удель-з1771881 Формула изобретения Способ изготовления прямозубых порошковых шестерен, включающий прессование полуфабриката плотностью 80-85 с 5 зубчатым венцом и осевым отверстием, спекание, установку в отверстии оправки с зазором и закрытую осадку полуфабриката с калиброванием отверстия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения демпфиру ющих свойств шестерен. полуфабрикатпрессуют высотой Н и внутренним диаметром бо, определяемыми из соотношений бо = (2,015 - 2,072)(Ь/Н - 0,38)б15 - (Ь/Н - 0 87)02,Н = (1,33-1,54) Ь,где О - диаметр делительной окружности, м;20 б, Ь - диаметр отверстия и высота шестерни, м,при этом перед осадкой зазор между полуфабрикатом и оправкой заполняют порошком материала шестерни, а после осадки 25 осуществляют повторное спекание,ймм Относительная пористость,Н, мм Примечание зубчатого центральнойвенца части 21,33 40 2"2,5 8"9 40 40 40 21, 46 21,61 21, 76 2-2, 5 2" 2, 5 2-2,10"1112 т 1315 18 40 2-2,5 2-2, 5 22,02 15,85 18,95 37,2 2"2,5 40 . 2"2,5 21, 61 43,1 г"2,5 45 2"2,5 10-11 23,97 26, 12 14,4 37,5 2,5 ное усилие прессования составляло 600 МПа. Полуфабрикаты спекали в печи СТК при температуре 1200 С, 1.5 ч в водороде. Рекомендуемый интервал изменения бо и Н составляетбо=21,46-21,76, Н =37,25-43,12 мм, Изменение высоты и диаметра отверстия проводили в диапазоне Н = 35-45 мм, бо = 15,8 - 26 мм. После спекания заготовки размещались в матрице, как показано на фиг. 1, а внутренняя полость заполнялась порошкам. Степень деформации повторного прессования составляла 25-35, среднее удельное усилие 700 МПа, Повторное спекание проводили в печи СТН при температуре 1150 С. Одновременно с и редлагаемым способом осуществлялось прессование шестерни по способу, принятому за прототип. При этом демпфирующие характеристики шестерни, принятой за прототип,приняты за единицу. Проводили сравнительные испытания демпфирующих свойств шестерен на стенде в лабораторных условиях, Полученные результаты приведены в таблице. Перепрессовка центральной части шестерни, брак по трецинам Высокое качество шестерен, повышение демпФируюцих свой ств В 1,3 раза, снижение шума и вибрации на 20"303 Снижение демпфируоцихсвойств на 5-103, снижение прочности центральной части, брак Высокое качество шестерен, повышение демпфируюцих свойств в 1,3 раза, снижение шума ивибраций на 20-304 Перепрессовка центральной части шестерни,брак по трецинам Высокий уровень шума ивибраций1771881 Составитель И,ИсмагиловТехред М.Моргентал Корректор, И.Шмакова едактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3800 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5