具有不同特性的工件制造技术

本发明专利技术涉及具有至少一个啮合齿的由烧结材料制成的工件的表面致密，其中工件的第一表面用与工件的第二表面所用的方法不同的方法进行致密加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不同特性的工件本专利技术涉及一种具有至少一个啮合齿的由烧结材料制成的工件的 表面致密。烧结的啮合式元件如例如以粉末冶金方式制造的齿轮在广泛的领 域中使用。与例如用钢制成的常规锻造材料相比，烧结的材料一般具有 较小的密度。本专利技术的任务是，实现具有烧结材料的金属的啮合式元件的强度变 化曲线的改进。该任务通过一种方法具有权利要求1的特征的用于对具有至少一个 啮合齿的由烧结材料制成的工件进行的表面致密和通过一种具有权利 要求7的特征的工件解决。有利的实施例和扩展方案在各个从属权利要 求中给出。在说明书中各给出的特征可以 一般地以及特定地与其它特征 一起结合成扩展方案。尤其是所给出的具有它们各自的特征的示例不是 限制性的设计。这里给出的特征而是也可以与其它示例中的或者一般说明中的其它特征相结合。按照本专利技术的一个构思，该构思可以与本公开中的其它特征相独立 地和相结合地使用，提出了 一种具有至少 一个由烧结材料制成的啮合齿 的工件的表面致密，其中工件的第一表面用与工件的第二表面不同的方 法致密。工件的第一啮合齿优选具有与工件的第二啮合齿不同的致密。 一个扩展方案规定，对工件的内啮合齿实施与工件的外啮合齿不同的表 面致密。也存在可能性，即外啮合齿借助于一种滚轧方法被表面致密， 而第二表面是孔，其用另一种方法被表面致密。优选地，工件中的孔在 表面致密加工之后获得被硬化的表面和接着使之达到最终形状。这可以 将该孔用于轴或轮轴。精确度可以通过在啮合齿硬化之后进行表面致密 实现改进。在用于制造至少部分地表面硬化的金属啮合式元件的方法的一个 扩展方案中，该啮合式元件具有被致密的烧结材料，制造具有局部选择 的加工余量的啮合式元件的毛坯和借助于至少一个滚轧刀具将毛坯滚 轧到最终尺寸，其中至少在啮合式元件的一个齿的至少一个齿面和/或一 个齿根的区域中在 一个表面上局部变化地致密该啮合式元件以产生一个被致密的表层。其中啮合式元件例如是齿轮，齿条，凸轮，P-转子，齿环，链齿 轮或类似物。被致密的烧结材料尤其采用粉末冶金方法制造。例如金属 粉末在压力下结合热处理进行烧结。此外例如金属粉末与塑料结合地注 塑以及尤其是在压力下优选结合热处理进行烧结。为了烧结工件的成形 尤其使用烧结模具，该模具具有要制造的啮合式元件的至少大致的最终 尺寸。作为毛坯优选使用直接从烧结加工中产生的工件。但是在另一种 变型中，也可以附加地连接至少另一个表面加工步骤。毛坯此时具有加 工余量，其可以理解为与最终尺寸的差值，其中该差值优选逐点地垂直 于表面进行限定。作为滚轧刀具例如使用配置有啮合齿的滚子，其啮合齿可以与啮合:上滚动。优选地，尤其是;时使^两个或更多个这种;轧)具。例如 要制造的齿轮可以布置在两个滚轧刀具之间的中部。随后通过两个滚轧 刀具的进给可以产生啮合齿的烧结材料的表面致密。 一般地，这种制造方法例如来自Takeya等的"烧结齿轮的表面滚轧"，SAE1982世界大 会，技术论文820234。也从DE3325037, US4,059,879， EP0552272A1, EP1268102A1， US5,729,822, US5，711,187， US5,884,527, US5,754,937, US6，193,927, EP0600421A1， GB2,250,227中分别得到各种制造方法， 烧结材料，刀具，致密的过程和用于烧结的啮合齿的装置，它们同样可 以与本专利技术适应性地利用。相应于本公开的范围参见上面的文献。例如也可以使用第一滚轧刀具在第一压力下基本上进行粗轮廓滚 轧和接着使用第二滚轧刀具在第二压力下实现按照目标要调节的表面 致密。局部选择的加工余量尤其是这样地设定，使得至少在啮合式元件的 一个齿的至少一个齿面和/或至少一个齿根的区域中在一个表面上的表 层中局部变化地致密该啮合式元件。优选在被致密的表层内达到全密 度，其中全密度优选相对于可以比较的粉末锻造的齿的密度的来理解。 例如由烧结材料制成的毛坯在核心处具有的密度为至少6.8g/cm3,优选 至少7.1g/cn^和尤其是至少7.3g/cm3。在被致密的表层中毛坯例如具有 的密度为至少7.7g/cm3,优选至少7.8g/cm3,其对应于相同材料的粉末 锻造的毛坯的密度。此时特别有利地实现与负荷相适应的强度变化曲4线。此外通过局部可变化的和与负荷相适应的密度变化曲线优选提供一 种可以承受高负荷的烧结的啮合齿。与较小负荷的直接相邻的区域相 比，密度变化曲线可以尤其是在承受较高负荷的区域中具有在较大的区 域上的较大的密度级。借助于优化的加工余量的确定，这样制造的啮合 齿也可以在很少的几个加工步骤中经济地制造。按照一个实施例通过不同的加工余量沿着毛坯的齿面和/或齿才艮一 同产生各不同地被致密的表层。例如规定，被致密的表层的深度，分别 从垂直于表面方向看，在大约最大负荷的地方显示密度的最大值。这可 以例如位于齿的一半高度上和分别朝着齿顶和齿根连续地减小到零。尤其是为了避免点蚀例如规定，在基圆以下的20%和30%之间，尤其是在 23%和25°/。之间的区域中调节烧结材料中的特别高的致密。但是也可以 规定其它的变化曲线。尤其是在设计致密变化曲线时在啮合式元件的按 照使用的应用目的上考虑在啮合式元件的齿面上的力的变化曲线。例如下面的比较应力变化曲线。这种方法也可以在其它啮合齿中应用。特别有利的是将齿的第一齿面上的加工余量选择得与齿的第二齿 面上的不同。此时在啮合式元件的按照使用的应用目的上考虑尤其是力 的传递方向。对于变速器中的齿轮，为此例如考虑，依据某个转动方向， 沿着转动方向而不是逆着转动方向在齿面上出现其它的力。此外可以补 偿由于滚轧刀具的转动方向引起的不同的致密。优选这样选择加工余量 使得在致密加工之后沿着第一齿面和第二齿面产生相同的致密变化曲 线。例如为了避免在齿根或齿底区域中的应力裂紋，也考虑在该区域中 设置局部被致密的表面层。特别合适的是，在齿根中选择不对称的加工 余量。例如左边的齿根区域具有与右边的齿根不同的另 一个致密深度。 尤其是可以通过加工余量的相应的变化分别在两个齿之间提供表层的 深度的优选连续的变化。优选地，在啮合齿的实施例中，不同的、尤其是不对称的加工余量 不仅针对于一个齿面，而且优选针对于两个相互相对的齿面进行设置。 附加地，在齿根中设置不同的加工余量，其优选是不对称的。啮合齿的 齿面和齿根也可以是各不对称的。作为加工余量此时不仅仅是理解为供 使用的附加的材料。相反尺寸不足也同样属于加工余量。此时应该理解的是，在一个区域中设置的烧结材料少于相对于在一个加工步骤之后的 最终轮廓必须设置的烧结材料。求得的尺寸不足例如保证了在挤移烧结 材料时不形成不希望有的隆起。该尺寸不足因此是带有啮合齿的毛坯的 一个尤其是通过挤移烧结材料要填充的区域。此外存在可能性，即在啮合齿的齿上设置不同的啮合角。因此齿的一个齿面的啮合角可与齿的另一个齿面的啮合角相差至少15%。在一个实施例中规定，在齿的第一齿面的表面下面至少2(Him处产 生比在相同的高度上的齿的第二齿面上高2%，直到至少高15%的密 度。优选在齿的第一齿面上实现的密度至少大约对应于为粉末锻造的啮 合式元件所实现的密度，相反第二齿面本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有至少一个啮合齿的由烧结材料制成的工件的表面致密，其中工件的第一表面用与工件的第二表面不同的方法进行致密加工。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G科特霍夫，
申请(专利权)人：GKN金属烧结控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]