способ соединения заготовок вал-втулка

Формула изобретения

Способ соединения заготовок вал-втулка, включающий запрессовку вала, полученного холодным прессованием смеси порошков, во втулку, вырубленную из горячештампованного листа, и спекание в автовакууме полученного соединения вал-втулка, отличающийся тем, что вал и втулку изготавливают из условия превышения диаметром вала диаметра отверстия втулки на 1,25-1,85%, запрессовку вала во втулку осуществляют с относительным вращением одной из указанных заготовок относительно другой или вращением обеих заготовок в разные стороны, а спекание соединения вал-втулка осуществляют при температуре, не превышающей температуру полиморфного превращения заготовки втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к листовой штамповке, холодному прессованию порошковых материалов и спеканию заготовки, и может использоваться при изготовлении сложных конструкций.

Известен способ соединения деталей типа вал-втулка, заключающийся в посадке с натягом охватывающей детали на охватывающую [Добровольский В.А. и др. Детали машин, Киев-Москва, 1957 г, с 108-109]. Однако прочность прессовых посадок на сдвиг оказывается недостаточной. Кроме того, этот способ соединения не уменьшает контактную коррозию, что снижает сроки службы прессового соединения. Известен тепловой способ сварки конических деталей (а.с. № 425756 от 27.12.71 г., опубл. 30.04.74, Бюллетень № 16 от 14.10.74 г.), заключающийся в том, что с целью сборки деталей конусом и повышения прочности деталей на осевой сдвиг предварительно нагретую охватывающую деталь насаживают со стороны ее меньшего диаметра. Недостатком данного способа является дополнительная операция создания конуса. Известен способ соединения деталей (а.с. № 846214 (51) М. Kл.³ B23P 11/02, Бюллетень № 26 от 15.07.81), заключающийся в том, что с целью повышения долговечности, после посадки на охватываемой детали в зоне, прилегающей к торцу охватывающей детали, формуют кольцевую канавку с радиусом ее образующей от 0,01 до 0,1 диаметра охватываемой детали и глубиной от 0,01 до 0,2 радиуса образующей. Недостатком данного способа является то, что для обеспечения запрессовки требуются большие усилия, а также дополнительное оборудование и оснастка для получения канавок, кроме того, не обеспечивается достаточная монолитность соединения.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение прочности соединения, обеспечение монолитности и уменьшение усилия запрессовки.

Способ соединения вал-втулка включает запрессовку вала, полученного холодным прессованием смеси порошков, во втулку, вырубленную из горячештампованного листа, с относительным вращением одной из указанных заготовок относительно другой или вращением обеих заготовок в разные стороны и спекании в автовакууме полученного соединения вал-втулка, при этом вал и втулку изготавливают из условия превышения диаметром вала диаметра отверстия втулки на 1,25-1,85%, а спекание соединения вал-втулка осуществляют при температуре, не превышающей температуру полиморфного превращения заготовки.

Пример изготовления заготовок.

Холоднопрессованная заготовка из порошкового материала 2М2А (вал) запрессовывалась во фланец из листовой заготовки сплава ВТ20 (втулка). При этом превышение диаметра вала диаметра отверстия втулки составляло 1,25÷1,85%. Если прессование проводилось без вращения с усилием, равным 980-1170 кгс, фланец деформировался, а если с вращением, усилие запрессовки уменьшилось и составило 570-780 кгс и форма фланца не изменилась. Спекание конструкции производили в автовакууме при температуре 960°С, близкой к температуре предпревращения. Для данной плавки листовой заготовки из сплава ВТ20 температура полиморфного превращения составляла 980°С. Прочность соединения изготовленной по данному способу конструкции по сравнению с горячей прессовой посадкой увеличилась в 2 раза на сдвиг и в три раза на кручение (таблица)

Таблица
Способ изготовления конструкции	Р, кгс	Мкр, кгсм
Тепловой способ а.с. 425756	440	0,5
Формирование кольцевой канавки а.с. 846214	980	1,3
Предлагаемый способ изготовления D=1,25%	1860	3,9
Предлагаемый способ изготовления D=1,85%	2250	4,6

Предлагаемый способ позволяет изготавливать металлические конструкции сложной конфигурации с высоким коэффициентом использования металла 0,85-0,9 с прочностью создаваемого соединения, равного прочности цельного металла, а по сравнению с известными способами изготовления прочность на сдвиг превышает более чем в 2 раза, а на кручение в 3 раза.