Tandwielring PM gesinterd onderdeel

product Introductie

Productvoordelen

Processtroom

De uitvinding behoort tot het gebied van de poedermetallurgie, in het bijzonder tot een tandwiel, een tandring en een werkwijze voor het eenmalig vormen daarvan door middel van poedermetallurgie.

Achtergrondtechniek:

Poedermetallurgietechnologie is een net-shaping of near-net-shaping technologie. Het maakt gebruik van de kenmerken van poeder om gemakkelijk te vormen. Het heeft niet alleen een hoge productprecisie, maar heeft ook een hoge materiaalbezettingsgraad. Het is een efficiënte en milieuvriendelijke technologie, vooral voor werkstukken met complexe vormen. Machinaal bewerken Moeilijk om te doen, maar gemakkelijk haalbaar met poedermetallurgietechnologie. Bovendien kunnen de gaten die in het sinterproces zijn achtergebleven trillingen absorberen en geluid verminderen onder de werkomstandigheden met lagere mechanische prestatie-eisen, en kunnen ze ook een zelfsmerende rol spelen voor werkstukken zoals lagers. In de werkomstandigheden met hoge eisen aan mechanische eigenschappen, hebben poedermetallurgieproducten echter meestal aanvullende processen nodig om hun mechanische eigenschappen te verbeteren, zoals oppervlaktewalsen, infiltratie, enz. Een te ingewikkeld aanvullend proces zal het concurrentievermogen van poedermetallurgieproducten verminderen.

Technische realisatie elementen:

Het doel van de onderhavige uitvinding is het overwinnen van de bovengenoemde tekortkomingen van de stand van de techniek, en het verschaffen van een tandwiel en ringtandwiel en een werkwijze voor het eenmalig vormen daarvan door middel van poedermetallurgie.

Om het bovenstaande doel te bereiken, maakt de onderhavige uitvinding gebruik van de volgende technische oplossingen om te bereiken:

Een methode voor het in één keer vormen van een tandwiel en een tandwielring door middel van poedermetallurgie, bestaande uit de volgende stappen:

1) Bereken volgens de tandwielvorm en mechanische prestatie-eisen de materiaalgrootte van het te smeden gebied en ontwerp de koudpersmatrijs;

2) Vorm het poeder en meng de materialen. Nadat het mengen is voltooid, gebruikt u een koudpersmal om koudpersvormen uit te voeren om koudgeperste delen van tandwielen of tandwielringen te verkrijgen;

3) Sinteren van het koudgeperste onderdeel om een ​​gesinterd onderdeel te verkrijgen;

4) Verwarm het gesinterde onderdeel inductief, en wanneer het buitenoppervlak van het gesinterde onderdeel 1080-1200 graden bereikt, breng het dan over naar de matrijsholte voor warm smeden om binnen 2-5 s het tussenliggende onderdeel te verkrijgen;

5) Afwerking van de middleware om het eindproduct te verkrijgen.

Verder, in stap 1), berekent en gebruikt u eindige-elementensimulatiesoftware om de grootte van het koudgeperste onderdeel te bepalen en ontwerpt u de koudgeperste mal.

Verder wordt in stap 2) het gemengde poeder geconfigureerd volgens de volgende massapercentages: koper 2,50 procent, grafiet 0.5-0.64 procent, bindmiddel 0.{{7 }}.6 procent, en de rest is ijzer; koud persen wordt uitgevoerd onder een druk van 500-600mpa om koudgeperste onderdelen te verkrijgen met vooraf ingestelde vorm en dichtheid.

Verder wordt in stap 2) het gemengde poeder geconfigureerd volgens de volgende massapercentages: 0.5-4 procent nikkel, 0.2-4 procent molybdeen, {{5 }}.5-3.2 procent koper, 0.5-0.8 procent grafiet, 0.4-0.9 procent bindmiddel, en De hoeveelheid is ijzer ; koud persen wordt uitgevoerd onder een druk van 500-600mpa om een ​​koudgeperst stuk te verkrijgen met een vooraf ingestelde vorm en dichtheid.

Verder omvat stap 3) de volgende stappen:

31) Ontvet de voorgeperste delen in een atmosfeer van 300-400 graad C en een volumeverhouding van n2 en h2 met een volumeverhouding van 9:1 gedurende 10 minuten;

32) Sinter bij 1120-1200 graad C. in een atmosfeer van n2 en h2 met een volumeverhouding van 9:1 gedurende 30-40 minuten om een ​​gesinterd onderdeel te verkrijgen.

Verder omvat stap 4) de volgende stappen:

41) Plaats het gesinterde tandwiel in de halfgesloten huls, plaats de halfgesloten huls in de inductiespoel en laat inert gas in de halfgesloten huls lopen;

42) Zet ​​de inductiespoel aan om het gesinterde onderdeel te verwarmen, totdat het buitenoppervlak van het gesinterde onderdeel 1080-1200 graden bereikt, stop met verwarmen;

43) Breng het gesinterde onderdeel na inductieverhitting over naar de matrijsholte voor heet smeden binnen 2-5s om het tussenstuk te verkrijgen.

Verder omvat stap 5) de volgende stappen:

51) Afschrikken van het ongekoelde tussenstuk na heet smeden;

52) Verwijder de oxidelaag en flash om het eindproduct te verkrijgen.

8. Werkwijze voor het vormen van tandwielen en tandkransen door middel van poedermetallurgie volgens conclusie 1, waarbij stap 5) de volgende stappen omvat:

51) Desoxideer en flash het gekoelde tussenstuk om het eindproduct te verkrijgen.

Een tandwiel en een ring verkregen door de gedeeltelijke smeedmethode van de hierboven beschreven tandwielring.

Vergeleken met de stand van de techniek heeft de onderhavige uitvinding de volgende gunstige effecten:

De uitvinding voorziet in een gedeeltelijke smeedmethode van een tandwieltandring, die gebruik maakt van poedermetallurgietechnologie voor eenmalig vormen, respectievelijk matrijsontwerp, koudpersen, sinteren, inductieverhitting, plaatselijk heet smeden en afwerken ondergaat, en elk onderdeel van de latere podium wordt gevormd bij het ontwerpen van de koudpersmatrijs. Er wordt rekening gehouden met de dichtheid van het podium, zodat het eindproduct van het voorgeperste deel na koud persen en de daaropvolgende stappen voldoet aan de maatvereisten, en de vorming gemakkelijk en controleerbaar is; het gesinterde deel na inductieverwarming heeft de hoogste oppervlaktetemperatuur, van het oppervlak naar het midden. De temperatuur neemt geleidelijk af, en wanneer het oppervlak 1080-1200 graden bereikt, wordt een smeedbaar gebied met een bepaalde dikte gevormd op het oppervlak, en dan in het midden wordt een onvervalsbaar gebied gevormd, wat energie bespaart en handig is om te smeden, en de noodzaak overwint om direct met gesinterde onderdelen te smeden tijdens het sinterproces wanneer de oven wordt geopend. Het probleem dat de reducerende atmosfeer explosief is; de onderhavige uitvinding verschaft een tandwiel en ringtandwiel verkregen door deze methode, de sterkte van de tandwortel wordt verbeterd door plaatselijk smeden, en het kerngebied behoudt nog steeds de kenmerken van poedermetallurgieproducten met poriën, om het effect van schokken te voorkomen absorptie, geluidsreductie en zelfsmering, het kerndeel is gemakkelijk te ontvormen tijdens heet smeden.

Onder hen: 1-bovenste stoot; 2-plaatselijk versterkte gesinterde onderdelen; 3-middelste mal; 4-lagere stoot; 5-inductiespoel; 6-halfgesloten kwartsbuis; volumeverhouding.

Gedetailleerde manieren

Om de vakman in staat te stellen de oplossingen van de onderhavige uitvinding beter te begrijpen, zullen de technische oplossingen in de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hieronder duidelijk en volledig worden beschreven in samenhang met de tekeningen in de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. Vanzelfsprekend zijn de beschreven uitvoeringsvormen alleen. Het is een uitvoeringsvorm van een deel van de onderhavige uitvinding, maar niet alle uitvoeringsvormen. Gebaseerd op de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, zullen alle andere uitvoeringsvormen verkregen door personen met gewone vaardigheid in de techniek zonder creatieve inspanningen te leveren binnen de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding vallen.

Opgemerkt dient te worden dat de termen "eerste" en "tweede" in de beschrijving en conclusies van de onderhavige uitvinding en de bovenstaande tekeningen worden gebruikt om vergelijkbare objecten te onderscheiden, maar niet noodzakelijkerwijs worden gebruikt om een ​​specifieke reeks of reeks te beschrijven. Het dient duidelijk te zijn dat de aldus gebruikte gegevens onderling verwisselbaar zijn onder geschikte omstandigheden, zodat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen worden toegepast in volgordes die verschillen van die welke hierin zijn geïllustreerd of beschreven. Bovendien zijn de termen "omvattend" en "hebben", evenals alle variaties daarvan, bedoeld om een ​​niet-exclusieve opname te dekken, bijvoorbeeld een proces, methode, systeem, product of apparaat dat bestaat uit een opeenvolging van stappen of elementen is niet noodzakelijkerwijs beperkt tot de uitdrukkelijk genoemde in plaats daarvan, kunnen andere stappen of elementen omvatten die niet expliciet worden vermeld of inherent zijn aan het proces, de methode, het product of het apparaat.

De onderhavige uitvinding wordt hieronder in meer detail beschreven in samenhang met de begeleidende tekening:

voorbeeld 1

1) Configureer het gemengde poeder volgens de volgende massapercentages: 2,50 procent koper, 0.64 procent grafiet, 0,45 procent bindmiddel, en de rest is ijzer; volledig gelijkmatig mengen in de poedermenger; waarbij het bindmiddel kan worden gekozen uit stearinezuur, hard Een of meer van zinkvetzuren, glycerol-ethanoloplossing en paraffine-etheroplossing.

2) Bepaal de grootte van het voorgeperste onderdeel volgens de eindige-elementensimulatiesoftware, ontwerp de koudpersmal en voer koudpersen uit onder een druk van 600 mpa om een ​​koudgeperst onderdeel te verkrijgen met een vooraf ingestelde vorm en dichtheid; onder hen zijn de factoren die van invloed zijn op de grootte van het voorgeperste onderdeel onder meer sinteren. Veranderingen in dichtheid tijdens het proces, veranderingen in dichtheid tijdens gedeeltelijk smeden en veranderingen in dichtheid tijdens koelen.

3) Sinter het koudgeperste onderdeel verkregen in stap 2), ontvet eerst het geprefabriceerde onderdeel bij 400 graden, 90 procent n210 procent h2 in een reducerende atmosfeer gedurende 10 minuten; vervolgens ontvetten bij 1180 graden, 90 procent n210 procent h2 Gesinterd in een neutrale atmosfeer gedurende 40 minuten om een ​​gesinterd onderdeel te verkrijgen;

4) Het gesinterde deel wordt verwarmd door inductie. Concreet wordt het gesinterde deel in een halfgesloten kwartsbuis geplaatst, wordt een inert gas door het bovenste uiteinde van de kwartsbuis geleid en wordt de inductiespoel buiten de kwartsbuis gewikkeld; de inductiespoel wordt bekrachtigd en de verwarming wordt gestopt wanneer de temperatuur van het buitenoppervlak van het gesinterde onderdeel 1080 graden C bereikt; De verwarmde gesinterde onderdelen worden binnen 2 seconden overgebracht naar de hete smeedmatrijsholte voor heet smeden en na het smeden luchtgekoeld om tussenliggende onderdelen te verkrijgen.

5) Afwerking van het tussenstuk om de vereiste precisie en gladheid te bereiken, en vervolgens afschrikken om de hardheid na secundaire verwarming te verhogen, om het poedergesmede tandwiel met lokale hoge dichtheid te verkrijgen.

In een andere uitvoeringsvorm wordt het overgebracht naar de matrijsholte voor warm smeden in stap 4) en is de temperatuur van de matrijsholte voor warm smeden 300°C; deze uitvoering is gunstig om de temperatuur tijdens heet smeden te regelen.

Verwijzend naar Fig. 1, Fig. 1 is het koudgeperste deel gevormd door stap 1); Zie Fig. 2, Fig. 2 is het eindproduct na afwerking; In stap 4 wordt het gesinterde deel 2 na inductieverwarming in een hete smeedmatrijs geplaatst, het gesinterde deel 2 na inductieverwarming wordt in de middelste mal 3 geplaatst en de boven- en onderoppervlakken van het gesinterde deel 2 na inductieverwarming worden respectievelijk geperst met bovenste stempels 1 en onderschrijding 4. Uit de vergelijking van figuur 1 en figuur 2 kan worden gezien dat er een smeedbaar gebied op het gesinterde onderdeel is. Door inductieverhitting wordt het smeedbare gebied vanaf het buitenoppervlak tot een bepaalde dikte gevormd. Door het in de vorm in figuur 3 te plaatsen, wordt het smeedbare gebied verkregen door de vormverandering naar een vooraf ingestelde vorm te smeden.

Aan de andere kant neemt de temperatuurgradiënt van het gesinterde onderdeel na inductieverwarming geleidelijk af van de oppervlakte- naar de middentemperatuur, dus er is geen probleem van hechting tussen de binnenkant van het tandwiel en de mal tijdens heet smeden.

Verwijzend naar Fig. 6, is Fig. 6 het schematische diagram dat de inductiespoel waarin wordt voorzien door de onderhavige uitvinding is gewikkeld op de halfgesloten huls; tijdens inductieverhitting in stap 4) wordt eerst het inerte gas in de kwartsbuis gebracht en wordt het gesinterde deel in de kwartsbuis geplaatst. Hierdoor kunnen oxidatie en ontkoling tijdens verhitting worden verminderd.

Een uitvoeringsvorm is om een ​​semi-gesloten huls te maken met een buitendiameter van 20 mm met behulp van pvc-materiaal, de dikte van de cilinderwand is 2 mm, en deze wordt ingebracht in een inductiespoel met een binnendiameter van 20 mm; de bovenste opening van de halfgesloten huls wordt gevoed met inert gas, argon of stikstofgas, onder de spoel bevindt zich een hefmechanisme, wanneer het werkstuk moet worden verwarmd, stijgt het op en komt het gas binnen, en geleidt vervolgens inductieverwarming. Na verwarming daalt het hefmechanisme en wordt het werkstuk door de manipulator verwijderd voor volgende bewerkingen, zoals smeden, afschrikken of lassen. In een andere uitvoeringsvorm is de halfgesloten huls gemaakt van kwartsmateriaal.

Voorbeeld 2

1) Configureer het gemengde poeder volgens het massapercentage van de volgende componenten: 0.5 procent nikkel, 0.2 procent molybdeen, 0.5 procent koper, {{7} }.5 procent grafiet, 0.6 procent bindmiddel, en de rest is ijzer; Meng goed en gelijkmatig in de poedermachine; waarbij het bindmiddel kan worden gekozen uit één of meer van stearinezuur, zinkstearaat, glycerol-ethanoloplossing en paraffine-etheroplossing.

2) Voer koudpersen uit volgens de grootte van het voorgeperste deel bepaald door de eindige-elementensimulatiesoftware, en gebruik het gemengde poeder verkregen in stap 1) om koudpersen uit te voeren om een ​​koudgeperst deel van de ontworpen maat te verkrijgen en dichtheid;

3) sinteren van het koudgeperste deel verkregen in stap 2), eerst ontvetten van het koudgeperste deel bij 400 graden, 90 procent n210 procent h2 in een reducerende atmosfeer gedurende 10 minuten; vervolgens bij 1120 graden, 90 procent n210 procent h2 Sinteren in een reducerende atmosfeer gedurende 40 minuten om een ​​gesinterd onderdeel te verkrijgen;

4) Het gesinterde deel wordt verwarmd door inductie. Concreet wordt het gesinterde deel in een halfgesloten kwartsbuis geplaatst, wordt een inert gas door het bovenste uiteinde van de kwartsbuis geleid en wordt de inductiespoel buiten de kwartsbuis gewikkeld; de inductiespoel wordt bekrachtigd en de verwarming wordt gestopt wanneer de temperatuur van het buitenoppervlak van het gesinterde onderdeel 1200 graden C bereikt; De verwarmde gesinterde onderdelen worden binnen 5 seconden overgebracht naar de matrijsholte voor heet smeden en na het smeden luchtgekoeld om tussenliggende onderdelen te verkrijgen.

5) Na het afwerken van het tussenstuk om de vereiste precisie en gladheid te bereiken, wordt het afgeschrikt na secundaire verwarming om de hardheid te verhogen, om zo de bovengenoemde gedeeltelijk gesmede poederring met hoge dichtheid te verkrijgen.

Verwijzend naar figuur 4, is figuur 4 een tekening van het voorgeperste deel van de tandkrans verschaft door de onderhavige uitvinding, dat een koudgeperst deel is van de tandkrans na stap 2); verwijzend naar Fig. 5, is Fig. 5 een voltooide afbeelding van de tandkrans die wordt geleverd door de onderhavige uitvinding, die na stappen 3) -5) ​​van de voltooide tandring is, kan worden gezien uit de vergelijking van de twee figuren die na inductieverhitting een smeedbaar gebied vormen vanaf het buitenoppervlak tot een bepaalde dikte. Tijdens het hete smeedproces verandert de vorm van het gesmede gebied na het smeden. in de standaardvorm.

De specifieke parameters van andere uitvoeringsvormen die door de onderhavige uitvinding worden verschaft, zijn zoals weergegeven in tabel 1:

De specifieke parameters van andere uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding in tabel 1

De bovenstaande inhoud is alleen bedoeld om het technische idee van de onderhavige uitvinding te illustreren en kan de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding niet beperken. Alle wijzigingen die zijn aangebracht op basis van de technische oplossing volgens het technische idee dat in de onderhavige uitvinding wordt voorgesteld, vallen alle binnen de reikwijdte van de conclusies van de onderhavige uitvinding. binnen de beschermingsomvang.

Metaal spuitgietproces

Detectie systemen