СПЕЧЕННАЯ ВТУЛКА И ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности, к спеченным втулкам со сложным наружным и внутренним профилями (круговые углубления, переходы по высоте, телескопические каналы и др.) и может быть использована при изготовлении направляющей втулки гидропневматического телескопического амортизатора легковых автомобилей, предназначенного для гашения колебаний автомобиля.
Общеизвестно, что круговые канавки на порошковых деталях выполняются механической обработкой после операции спекания (С.С.Ермаков, Н.Ф.Вязников «Металлургические детали в машиностроении», Ленинград, «Машиностроение», 1975 г., стр.26-37).
К недостаткам этого способа относятся дополнительные затраты на механическую обработку выемки на втулке и неэкономичное использование материала, уходящего в стружку.
Известна спеченная втулка, осевое отверстие которой выполнено с внутренней выемкой под масляный карман, изготовленная из металлического порошка путем приготовления шихты, прессования заготовки и ее спекания с последующим калиброванием (Патент РФ №2123408 МПК 6 B 22 F 3/24).
Данная втулка имеет точные размеры по наружному и внутреннему диаметрам, а выемка под масляный карман получена без дополнительной механической обработки. Однако эту втулку нельзя использовать в узлах амортизаторов, где требуется втулка более сложной конструкции с осевым отверстием ступенчатой формы и наружной поверхностью с переходами по высоте. Кроме того, данная втулка имеет недостаточную твердость поверхности.
Целью заявляемой полезной модели является расширение технологических возможностей втулки.
Технический результат заключается в обеспечении оптимизации геометрических размеров втулки и ее физико-механических свойств: герметичности, плотности, твердости и коррозионной стойкости поверхности.
Поставленная цель достигается тем, что в известной спеченной втулке со сложным осевым отверстием, изготовленной из предварительно смешанных, спрессованных и спеченных порошковых компонентов с последующим калиброванием, осевое отверстие выполнено в виде сужающегося трехступенчатого канала с одной стороны, соединенного цилиндрическим каналом с выточкой, выполненной с другой стороны, наружная поверхность выполнена из двух цилиндрических поверхностей различных диаметров, соединенных конической поверхностью, прессование и калибрование осуществляют в пресс-формах, содержащих матрицу со вставкой, составной верхний пуансон, нижний пуансон и стержень, при этом вставка пресс-формы для калибрования состоит из трех частей, выполненных из различных материалов, а после калибрования проводят паротермическое оксидирование втулки.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1. изображен общий вид втулки, на фиг.2 - пресс-форма для прессования, а на фиг.3 - пресс-форма для калибрования.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Втулка направляющая 1 (см. фиг.1) имеет осевое отверстие, состоящее из сужающегося трехступенчатого канала 2, соединенного цилиндрическим каналом 3 с выточкой 4. Наружная поверхность втулки 1 имеет цилиндрическую поверхность 5, соединенную конической поверхностью 6 с цилиндрической поверхностью 7. Втулка имеет также различные фаски и скругления (на чертеже не обозначены). Конструкция втулки обусловлена конструкцией и назначением узла, куда входит данная втулка, и в
приводимом примере это гидропневматическая телескопическая стойка передней подвески легкового автомобиля.
Пресс-форма для прессования втулки (см. фиг.2) содержит матрицу 8 со вставкой 9 для формования наружной поверхности втулки 1 (поз.5, 6 и 7), верхний составной пуансон, состоящий из внутреннего 10 и наружного 11 пуансонов с формообразующими поверхностями для формования сужающегося трехступенчатого канала 2, нижний пуансон 12 с формообразующей поверхностью для формования выточки 4 и нижнего торца втулки (на чертеже не обозначен), и стержень 13 для формования цилиндрического канала 3.
Пресс-форма для калибрования (см. фиг.3) содержит матрицу 14 со вставкой 15, состоящей из трех частей, выполненных из различных материалов, калибрующих наружную поверхность (поз.5, 6 и 7) и нижний торец втулки 1, верхний составной пуансон, состоящий из внутреннего 16 с формообразующей поверхностью и наружного 17 пуансонов и калибрующий сужающийся трехступенчатый канал 2, нижний пуансон 18, калибрующий вытачку 4, и стержень 19, калибрующий цилиндрический канал 3.
2
3
Для изготовления втулки направляющей готовят порошковую смесь на основе железа, в которую входит железный порошок, легированный медью, сульфид марганца и в качестве смазки стеарат цинка. Из полученной смеси на прессе ТПА-140 холодным прессованием с удельным давлением 5 т/смформуют заготовку втулки в пресс-форме, представленной на фиг.2. Использование для прессования пресс-форму предлагаемой конструкции, содержащей верхний составной пуансон, состоящий из двух пуансонов внутреннего 10 и наружного 11 с формообразующими поверхностями, матрицу 8 со вставкой 9 и нижний пуансон 12 с формообразующей поверхностью, позволяет получить равномерную плотность заготовки втулки заданной конструкции. Кроме того, предлагаемая конструкция матрицы 8 со вставкой 9 технологична в изготовлении. Спрессованная заготовка втулки имеет плотность 6,55-6,65 г/см.
Спрессованную заготовку спекают в электропечи проходного типа в среде водорода при температуре 1140°С в течение 1,5-2 часов.
2
Спеченную заготовку калибруют на калибровочном прессе АПК-100 в пресс-форме, представленной на фиг.3, давлением 5,5-6,0 т/см. В процессе калибрования окончательно оформляются внутренние и наружные размеры заготовки направляющей втулки 1. Использование для калибрования пресс-форму предлагаемой конструкции, содержащей матрицу 14 со вставкой 15, составной верхний пуансон, состоящий из внутреннего 16 с формообразующей поверхностью и наружного 17 и нижний пуансон 18, обеспечивает нужные размерные параметры детали без дополнительной механической обработки. Изготовление вставки 15 из трех частей, выполненных из различных материалов: твердый сплав, быстрорежущая и инструментальная стали, обеспечивает чистоту поверхности калиброванной заготовки.
2
Окончательно сформированную заготовку подвергают оксидированию горячим паром температурой 520-540°С и давлением 0,3-0,4 кгс/см в течение 4, 5 часов. Полученная степень оксидирования заготовки 2-4%, толщина оксидного слоя 3-7 мкм.
Операция паротермического оксидирования, проведенная за калибровкой, позволяет воздействовать на поверхность материала втулки, предварительно уплотненного калибровкой и обеспечивает в совокупности с калиброванием придание ей повышенной плотности, твердости, износостойкости и стойкости к воздействию нагрузок, а также позволяет закрыть оксидами поры, что придает изделию герметичность.
3
2
В результате использования заявляемой полезной модели получаем втулку направляющую сложной конфигурации плотностью 6,7-7,0 г/см, твердостью 55-90 HRB и гарантированной герметичностью при давлении до 25 кгс/см, которая в процессе работы испытывает нагрузки трения-скольжения, и может быть использована в узлах автомобилей для гашения их колебаний при движении по неровной дороге.