Холодное накатывание зубчатых и шлицевых профилей внутреннего зацепления на спеченных порошковых биметаллических заготовках

• Автор: Каран, Алексей Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.03.05, 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ И ДРУГИХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОФИЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ ИЗ ПОРОШКОВЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ,

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Применение в машиностроении зубчатых колес из пористых материалов и требования, предъявляемые к их качеству

1.2. Основные методы получения пористых биметаллических

заготовок деталей с внутренними периодическими профилями . .

1.3. Выводы по главе

1.4. Цель и задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИИ СПОСОБОВ ОБЪЕМНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОРИСТЫХ ДЕТАЛЕЙ С ВНУТРЕННИМИ ПЕРИОДИЧЕСКИМИ ПРОФИЛЯМИ И ВЫБОР МЕТОДА ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ВНУТРЕННЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ
2.1. Классификация методов объемного формообразования порошковых деталей с периодическим профилем.
2.2. Выбор метода изготовления пористых биметаллических зубчатых колес внутреннего зацепления
2.3. Разработка способа накатывания внутренних зубчатых профилей
на пористой биметаллической заготовке
2.4. Выводы по главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХПРОЦЕССА НАКАТЫВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ЗУБЧАТЫХ ПРОФИЛЕЙ НА ПОРИСТЫХ СПЕЧЕННЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВКАХ
3.1. Экспериментальный стенд для исследования основных параметров процесса накатывания внутренних зубьев
3.2. Исследование энергосиловых параметров процесса накатывания зубьев на пористых биметаллических заготовках.
3.3. Точность зубчатых венцов накатанных на пористых спеченных заготовках
3.4. Исследование качества поверхности накатанных
зубчатых профилей.
3.5. Анализ микроструктуры накатанных зубчатых венцов.
3.6. Особенности кинематики процесса накатывания зубьев
на пористых биметаллических заготовках.
3.7. Испытания на прочность биметаллических пористых
зубчатых венцов внутреннего зацепления
3.8. Определение области рациональных значений
относительной толщины рабочего слоя рг
3.9. Физикомеханические свойства пористых материалов применяемых в зубчатых колесах внутреннего зацепления. .
3 Выводы по главе
4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ
ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА, ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ЗУБЧАТЫХ ВЕНЦОВ
4.1. Выбор факторов, безразмерных комплексов, регрессионной
модели и плана эксперимента
4.2. Статистическая оценка качества опытных данных.
4.3. Построение регрессионных моделей технологических
параметров процесса и оценка их качества
4.4. Проверка адекватности математических моделей и значимости
м.н.к.оценок 2 их параметров.
4.5. Выводы по главе 4.
5. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ХОЛОДНОГО НАКАТЫВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОФИЛЕЙ НА СПЕЧЕННЫХ ПОРИСТЫХ БИМЕТАЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВКАХ.
. 5.1. Алгоритм расчета параметров процесса накатывания внутренних
зубьев на биметаллических пористых заготовках.
5.2. Качество формообразованных биметаллических пористых зубчатых колес внутреннего зацепления и способы устранения дефектов.
5.3. Технология изготовления спеченных пористых биметаллических заготовок под накатывание зубьев.
5.4. Промышленное использование разработанных техпроцессов холодного накатывания внутренних периодических профилей
на спеченных пористых биметаллических заготовках
5.5. Выводы по главе 5
6. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
7. ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Для решения важнейших задач экономического развития страны, необходимо совершенствование трудоемких производственных процессов, у которых низкая производительность труда, высокая себестоимость изделия, велики затраты материалов. К таким процессам относятся технологии формирования внутренних зубчатых и других периодических профилей.
Процессы формирования внутренних периодических профилей резанием являются трудоемкими и малопроизводительными. Трудоемкость их изготовления составляет . общей трудоемкости обработки детали. Низкая производительность оборудования требует значительного парка станков и больших производственных площадей.
В современном энергетическом, сельскохозяйственном, текстильном, пищевом и других отраслях машиностроения широко используются детали, в том числе и с зубчатым профилем, из композиционных пористых материалов. Пористые композиты состоят из двух и более компонентов биметаллы, многослойные и т.п Применение композиционных порошковых материалов позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики изделий прочность, износостойкость, коррозионную
стойкость, термостойкость и другие вследствие использования преимуществ, как порошковых материалов, так и композитов.
В биметаллическом материале сочетаются свойства, которые нельзя получить в одном отдельно взятом компоненте. Например, сравнительно низкая прочность или стоимость материала основы с высокой прочностью и износостойкостью плакирующего слоя. Толщина плакирующего слоя составляет от 5 до общей толщины биметалла.
Нередко применение пористых композитов дает экономический эффект не за счет экономии дорогостоящего материала, а в результате упрощения конструкции, облегчения монтажа и улучшения условий эксплуатации
изделий. Существенное отличие физикомеханических, технологических и других свойств пористых биметаллов создает определенные трудности при проектировании и реализации технологий изготовления деталей с внутренним периодическим профилем зубчатым, шлицевым и др
Технологии изготовления периодических профилей методами
порошковой металлургии в значительной степени трудоемки, что связано с формированием сложного контура, получением необходимой точности и качества поверхности профиля, а также с извлечением готового изделия из матрицы.
Одним из радикальных путей интенсификации процессов зубообработки заготовок из пористых материалов является применение методов объемной штамповки. Объемная штамповка периодических профилей значительно повышает эффективность изготовления за счет увеличения производительности процесса и экономии металла. Обработка зубчатых колес, изготовленных методами порошковой металлургии с использованием больших сдвиговых деформаций, способствует повышению их качества 1.
Наиболее разработана научная база процессов объемного формообразования наружных периодических профилей на заготовках из компактных материалов.
При изготовлении зубьев и шлицев внутреннего зацепления на пористых заготовках возникают дополнительные трудности изза недостаточной изученности процесса.
Актуальность


К данному классу деталей относятся зубчатые колеса, изделия со шлицами и резьбой. В массовом производстве прессование порошковых шестерен масляных насосов автомобильных двигателей началось на Горьковском автомобильном заводе в г. Конструкция масляного шестеренного насоса с плавным регулированием подачи показана на рис. Шестерни 1, 3 и зубчатое колесо 2 изготавливались из порошкового материала ЖГрДЗ. Модуль зацепления 1,2 мм. Зубчатое колесо 2 имело внутренний и наружный эвольвентные профили. Преимуществом порошковых шестерен являлось бесшумность в работе 2. К г. США, Германии, Японии. Стоимость зубчатого колеса составила от его стоимости по традиционной технологии из компактного материала 3. Согласно прогнозу специалистов из Европейской Ассоциации Порошковой Металлургии к году применение порошковых зубчатых колес в автомобильных коробках передач вырастет на по сравнению с г. Причем как в ручной, так и в автоматической системе передач 4. Следует отметить, что автоматическая автомобильная коробка передач основана на планетарном принципе зацепления и содержит шестерни с внутренними зубьями. Автоматическая коробка передач автомобиля Мегяес1ез рис. Модуль зацепления 1,5 мм. Центральные колеса с внутренними зубьями обозначены позициями 2 и 9. В большинстве случаев предел прочности зубчатых колес изготовленных из спеченных материалов, меньше чем у зубчатых колес из компактного металла, примерно на . Однако, как показали исследования горячештампованных спеченных зубчатых колес из порошка Г1Ж2М2, после термообработки до поверхностной твердости . НЯСэ усталостная прочность порошковых зубьев не уступала прочности зубьев из компактной стали ХР с поверхностной твердостью . ИЯСэ 5. Порошковые зубчатые колеса используются в машинах пищевой и легкой промышленности, где существуют ограничения по применению смазочноохлаждающих веществ. На рис. Научноисследовательским институтом проблем сельского хозяйства Северозападного региона. Зубчатые колеса из порошка ПЖВ2. Модуль зацепления 2,0 мм. Спеченные шестерни из порошка ЖГр1 пористостью съемника аппарата хлопкоуборочной машины, находились в сравнительно тяжелых условиях при наличии пульсирующих нагрузок и воздействии абразивной среды. Имели стойкость в 1,5 раза превосходящую стойкость шестерен из стали Х, планированных на глубину не менее 0,6 мм и термообработанных до поверхностной твердости зубьев . НЯСэ 6. Шестерни изготавливались двухсторонним прессованием и спеканием в защитновосстановительной среде. НЯСэ . Рис. Рис. Автоматическая коробка передач автомобиля МегэебеБ. Рис. Льиоподборочный комбайн. Материал зубчатых колес порошок ПЖВ2. Модуль зацепления 2,0 мм. Х 0, мм. Причем износ первых по профилю зуба был более равномерным, что способствовало снижению темпа изнашивания. В процессе испытаний на прочность пористых шестерен гидравлических насосов, проведенных в Англии 7 в течение часов при частоте вращения обмин, давлении в системе , МПа, динамической нагрузке кг и напряжении в зубьях шестерни 9, МПа, порошковые шестерни не были доведены до разрушения, а чистота их поверхности оказалась лучше, чем у шестерен из компактных материалов. Порошковые шестерни были изготовлены из карбидов 7 , IV и др. С последующей пропиткой расплавленным металлом. Исследования, выполненные при разработке технологии формообразования порошковых шестерен малого модуля равного 0,5 мм, применяемых в кинематических цепях измерительных приборов и записывающих устройств, показали эффективность данной технологии даже в условиях мелкосерийного производства 8. Технология изготовления пористых биметаллических заготовок под процессы формирования внутренних периодических профилей предопределяет качество готового изделия. Основные методы получения пористых биметаллических цилиндрических заготовок рассмотрены в следующем разделе. Классификация методов получения цилиндрических биметаллических пористых деталей показана на рис. Классификация построена на основе фасетиой системы. Признаками системы являются характер приложения нагрузки и вид формующей среды. Рис.