PL177978B1 - Sposób wytwarzania części metalowych zaciskających się ze sobą - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania czesci metalowych za- ciskajacych sie ze soba i slizgajacych sie po sobie pod naciskiem, w szczególnosci elementu mocujacego skladajacego sie z tulei rozpreznej i korpusu rozporo- wego oraz zakotwianego przez osiowe przesuniecie tego korpusu w tulei rozpreznej, przy czym przynaj- mniej jedna czesc metalowa wytwarza sie w procesie wtryskiwania proszku, znam ienny tym, ze do pro- szku wytwarzanej wtryskiwaniem czesci metalowej (5) domieszkowuje sie wystepujaca w postaci pro- szku lub granulatu substancje niemetaliczna o stru- kturze molekularnej, która jest obojetna wzgledem metalu i ma odpornosc termiczna minimum 900° C. F ig . 2 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania części metalowych zaciskających się ze sobą i ślizgających się po sobie pod naciskiem.

Ślizgające się po sobie pod naciskiem części metalowe występują przede wszystkim w technice mocowania w metalowych kołach rozprężnych, które składają się zwykle z tulei rozprężnej i z elementu rozporowego wciąganego lub wbijanego w tę tuleję celemjej zakotwienia. Jeżeli obie, ślizgające się po sobie przy zakotwieniu części kołka rozprężnego wytwarza się celem ochrony przed korozją z identycznej nierdzewnej stali szlachetnej mającej strukturę austenityczną, to przy dużych naciskach występujących przy zakotwianiu następuje wycieranie się ślizgających się po sobie powierzchni. Takie wycieranie pogarsza znacznie funkcjonalność kołka rozprężnego. W szczególności kołek taki nie nadaje się do zastosowania w strefie rozciągania, gdyż z powodu braku późniejszego rozprężania nie może być skompensowane rozszerzenie wywierconego otworu wskutek pękania.

Z tego powodu w przypadku metalowego kołka rozprężnego ze stali austenitycznej trzeba wytwarzać części ze stali o różnej strukturze. Taka produkcja i dostawa jest możliwa tylko w dużych ilościach ze względu na jej opłacalność. Poza tym nie uzyskuje się wystarczającej jednorodności w strukturze stali, która zapewniłaby zmniejszenie skłonności do zacierania się powierzchni.

Dla uniknięcia trudnej obróbki wiórowej stali austenitycznych znany jest sposób wytwarzania, w szczególności tulejowych części, metodą wtryskową z proszku metalowego /metoda MIM/. W tym celu proszek metalowy miesza się z potrzebnymi, również sproszkowanymi, dodatkami stopowymi i w ogrzewanej ugniatarce plastyfikuje się oraz granuluje za pomocą polimerowego spoiwa organicznego /woski, tworzywa sztuczne/. Umożliwia to wytwarzanie na zwykłych

177 978 wtryskarkach. Do wtryskiwania wykorzystuje się formę o podobnej budowie jak forma wtryskowa do tworzywa sztucznego.

Wyparki surowe wstawia się do pieca do odspajania celem wytrącenia środka wiążącego. W procesie odspajania rozpadają się łańcuchy cząsteczkowe wskutek rozkładu termicznego lub chemicznego. Jednocześnie następuje wstępne spiekanie kształtek metalicznych, które uzyskują niezbędną stabilność. Podczas spiekania, które przeprowadza się pod obniżonym ciśnieniem lub w gazie ochronnym, wypraski metalowe uzyskująswój ostateczny kształt i ostateczne właściwości materiału. Sposób ten umożliwia więc wytwarzanie małych ilości różnych stali i produktów gotowych.

Celem wynalazku jest zmniejszenie skłonności do zacierania się powierzchni zaciskających się ze sobą części metalowych, które ze względów funkcjonalnych muszą ślizgać się po sobie pod naciskiem.

Zadanie to rozwiązano według wynalazku w ten sposób, że do proszku wytwarzanej wtryskowo części metalowej domieszkowuje się występującą w postaci proszku lub granulatu substancję niemetaliczną o strukturze molekularnej, która jest obojętna względem metalu i ma odporność termiczną minimum 900°C. Udział wagowy tej substancji w proszku metalowym wynosi od 0,01% do 100%. Jako taką substancję dodaje się do proszku metalowego ceramiczny składnik stały, korzystnie siarczan baru /BaSO₄/ albo dwutlenek tytanu /TiO^ Korzystnie jako taką substancję domieszkowuje się substancję fulleren, korzystnie C₆₀- fulleren, którego udział wagowy w proszku metalowym wynosi 0,01 do 1%.

Obie zaciskające się ze sobą części metalowe wytwarza się w ten sposób, że wykonuje się je w niezależnych od siebie porcjach produkcyjnych, a potem łączy sięje ze sobąpodczas montażu.

Celem zaoszczędzenia na montażu, według wynalazku, wytwarza się zaciskające się ze sobączęści w ten sposób, że na jednączęść natryskuje się warstwę oddzielającą z tworzywa sztucznego, że następnie na tę warstwę wtryskuje się z proszku drugą część, przy czym grubość warstwy oddzielającej odpowiada co najmniej skurczowi tej drugiej części, apo wtrysku usuwa się w procesie odspajania i spiekania warstwę oddzielającą i środek wiążący.

Dzięki domieszkowanej do proszku metalowego i obojętnej względem niego substancji poszczególne cząsteczki lub bryły cząsteczek tej substancji osadzają się w niektórych miejscach sieci w obrębie struktury lub na granicachjej ziaren wytworzonej metodąMIM części metalowej. Występują więc obok siebie dwa materiały o nieznacznie różnej strukturze, co przyczynia się do potrzebnego zmniejszenia skłonności do zacierania się przy ślizganiu się obu części po sobie. Jako szczególnie przydatne substancje domieszkowane do proszku metalowego okazały się ceramiczne składniki stałe, jak siarczan baru /BaSO4/ lub dwutlenek tytanu /TiO₂/.

Podobny efekt osiąga się domieszkując do proszku metalowego substancję o nazwie fulleren, korzystnie C_M- fulleren. Kulkowa cząsteczka węgla C_M wytwarza na powierzchni części metalowej warstewkę smarną o szczególnie korzystnych właściwościach poślizgowych.

Na właściwości poślizgowe można oddziaływać dobierając różnie udział wagowy domieszkowanej substancji. W przypadku domieszkowania substancji fulleren wystarczy udział wagowy od 0,01 do 1 %, a w przypadku składników ceramicznych celowe są wyższe udziały wagowe.

Sposób według wynalazku objaśniono niżej w przykładzie realizacji pokazanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie gniazdo formowe do wtryskiwania warstwy oddzielającej na sworzeń metalowy jako cześć wkładaną, fig. 2 - gniazdo formowe do natryskiwania drugiej części metalowej na warstwę oddzielającą i fig. 3 - sworzeń metalowy z naniesioną tuleją rozprężną po procesie odspajania i spiekania.

Na figurach 12 i 3 przedstawiono schematycznie etapy wytwarzania dwóch zaciskających się ze sobączęści metalowych na przykładzie kotwi rozprężnej. Włożony w gniazdo formowe 1, wykonany w tradycyjny sposób lub metodą wtryskową sworzeń metalowy 2 ma odcinek 3 o zmniejszonym przekroju, z którym łączy się stożek rozporowy 4.

Celem wprowadzenia wykonanej z tworzywa sztucznego warstwy oddzielającej 5 na odcinek 3, gniazdo formowe ma cylindryczne wycięcie 6 opasujące odcinek o zmniejszonym przekroju. Wycięcie to jest wypełniane w pierwszym wtrysku poprzez kanał wtryskowy 7. Po włożeniu

177 978 zaopatrzonego w warstwę oddzielającą 5 sworznia 2 w formę wtryskową 8 /patrz fig. 2/ w wycięcie 9 wtryskiwana jest przez kanał 10 zmieszana ze spoiwem mieszanka proszku metalowego.

W mieszance proszku metalowego znajduje się już wprowadzona w oddzielnej operacji substancja, przykładowo ceramiczny składnik stały lub fulleren, która nadaje pożądane właściwości ślizgowe elementowi mocującemu przedstawionemu na fig. 3 w końcowej fazie wytwarzania. Po wtrysku mieszanki proszku ukształtowana w postaci tulei rozprężnej 11 druga część jest zaciśnięta na odcinku 3 sworznia 2. Potem następuje proces odspajania i spiekania, w którym usuwane jest zarówno spoiwo jak i warstwa oddzielająca. Stworzona przez grubość warstwy oddzielającej 5 wolna przestrzeń umożliwia skurcz tulei rozprężnej 11 powstający przy odspajaniu i spiekaniu.

W przedstawionym przykładzie wykonania grubość warstwy 5 dobrano tak, że między tuleją 11 i odcinkiem 3 o zmniejszonym przekroju sworznia 2 pozostaje luz umożliwiający przesunięcie osiowe. Tuleję 11 można zaopatrzyć w jedną lub więcej szczelin wzdłużnych 12, tak że przy wciąganiu stożka rozporowego 4 w tuleję rozprężną 11 następuje rozpieranie.

Podczas zakotwienia elementu mocującego, w części konstrukcyjnej, której materiał otaczający tuleję rozprężną wywiera nacisk przy rozpieraniu, nacisk ten zwłaszcza w razie połączenia dwóch identycznych stali, mógłby doprowadzić do zacierania się obu ślizgających się po sobie powierzchni. Dzięki substancji wtrąconej w część wytwarzanąmetodąwtryskową, część ta ma strukturę nadającąjej korzystną charakterystykę poślizgową. Dlatego sposób według wynalazku nadaje się zwłaszcza do elementu mocującego 2 pokazanego przykładowo na fig. 3, w którym efekt rozpierania jest uzyskany poprzez osiowe przesunięcie między korpusem rozporowym 3 i tuleją rozprężną 11.

177 978

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania części metalowych zaciskających się ze sobąi ślizgających się po sobie pod naciskiem, w szczególności elementu mocującego składającego się z tulei rozprężnej i korpusu rozporowego oraz zakotwianego przez osiowe przesunięcie tego korpusu w tulei rozprężnej, przy czym przynajmniej jedną część metalową wytwarza się w procesie wtryskiwania proszku, znamienny tym, że do proszku wytwarzanej wtryskiwaniem części metalowej (5) domieszkowuje się występującą w postaci proszku lub granulatu substancję niemetaliczną o strukturze molekularnej, która jest obojętna względem metalu i ma odporność termiczną minimum 900° C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako substancję niemetaliczną dodaje się do proszku metalowego ceramiczny składnik stały, korzystnie siarczan baru /BaSO,/ albo dwutlenek tytanu /TiO₂/.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako substancję niemetaliczną dodaje się do proszku metalowego fulleren, korzystnie C₆₀-fulleren.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że udział wagowy substancji niemetalicznej w proszku metalowym wynosi od 0,01% do 100%.
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że udział wagowy fullerenu w proszku metalowym wynosi od 0,01% do 1%.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na część (2) nanosi się natryskowo warstwę oddzielającą (5) z tworzywa sztucznego, a następnie na warstwę oddzielającą (5) nanosi się wtryskiem proszku następną część (11), przy czym grubość warstwy oddzielającej odpowiada co najmniej skurczowi części (11), zaś po procesie wtryskiwania usuwa się warstwę oddzielającą i spoiwo w procesie odspajania i spiekania.