[发明专利]由烧结材料制成的具有特定偏差的表面致密的啮合齿

说明书

本发明涉及一种用于制造至少部分地被表面致密的金属的啮合式元件的方法以及所属的装置，其中该啮合式元件具有被致密的烧结材料。

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。因此被烧结的工件的表面致密是人们所希望的。

本发明的任务是，实现具有烧结材料的金属啮合式元件的使用应用可能性的改进。

该任务通过按照权利要求1所述的用于制造至少部分地被表面致密的金属的啮合式元件的方法，通过按照权利要求5所述的啮合齿，通过按照权利要求8所述的装置以及通过按照权利要求9所述的计算机程序产品解决。有利的实施例和扩展方案在各个从属权利要求中给出。

按照本发明的一个构思，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，提出一种用于制造由被致密的烧结材料制成的啮合齿的方法，其中被预致密的齿坯至少在一个区域中借助于迭代地求得的数据至少在它的表面上的0.05mm处被致密到它的最终形状，和至少在一个至少f_Ha＝4，F_a＝7和F_fa＝7的范围中实现最终形状的质量。其中f_Ha是指相对于啮合齿的偏差，F_a是指总的偏差和F_fa是指齿面的轮廓形状偏差。给出的值对应于涉及偏差的DIN等级。

按照一个扩展方案规定，迭代计算考虑涉及在齿形的表面致密加工中的材料性能的参数。一个实施例规定，用于确定毛坯的迭代计算从输入的数据出发，该数据来自于最终形状的预先规定。优选地使用至少一个滚轧刀具，它具有与以后制造的最终形状相同的质量。通过在表面致密时迭代的确定和由此非常精确的加工，使得能够将刀具的质量传递到毛坯上成为可能。尤其是能够实现非常精确的表面致密，使得啮合齿在表面致密加工之后不需要进行其它的材料减少的再加工步骤就具有最终形状的质量。例如制造出核心密度为至少7.4g/cm³的带有啮合齿的工件，其具有的表面密度至少在齿面的一个区域中是最大的，其中最大表面密度在该区域中延伸至少0.02μm的深度。

在用于制造至少部分地被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式元件的啮合齿啮合。这种滚轧刀具尤其是在压力下在啮合式元件的表面上滚动。优选地，尤其是同时使用两个或更多个这种滚轧刀具。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，它们同样可以与本发明适应性地利用。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。