Крестовина дифференциала

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Белкард(72) Авторы Кравченко Виктор Иванович Костюкович Геннадий АлександровичКипнис Марат ЕфимовичДудко Виталий Титович Никитин Сергей Иванович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Белкард(57) Крестовина дифференциала, содержащая тело со шлицевым или гладким отверстием,и шипы, причем каждый шип ограничен торцом и состоит из цилиндрической части и переходного участка, направленного к телу, при этом шипы имеют сердцевину и поверхностный слой, кроме того, она выполнена из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью, подвергнута закалке с самоотпуском с получением конечной микроструктуры тела крестовины и сердцевины шипов в виде троостита или троостита и троостосорбита,или троостита, троостосорбита и сорбита, а также поверхностного слоя шипов в виде отпущенного мартенсита, отличающаяся тем, что крестовина подвергнута закалке с самоотпуском целиком, выполнена из стали с содержанием углерода от 0,63 до 0,85 мас.и идеальным критическим диаметром по полумартенситу от 8 до 12 мм, тело и сердцевина шипов имеют твердость в пределах 3248 э, а шлицевая или гладкая поверхности отверстия тела имеют твердость не менее 46 э, кроме того, поверхностный слой ее шипов выполнен глубиной в пределах 0,05-0,80 от их диаметра, отпущенный мартенсит слоя организован в виде скрытоигольчатого или мелкоигольчатого мартенсита не более 3 балла, цилиндрическая часть и торец шипов имеют твердость в пределах 5566 э, а переходной участок шипов имеет твердость в пределах 5159 э, при этом конечная микроструктура всей крестовины получена из исходного аустенита стали, имеющего величину действительного зерна в пределах с 11 балла по 14 балл включительно.(56) 1. Лысенко В.Ф., Грановский В.М., Глинер Р.Е. Изготовление крестовин дифференциала заднего моста из высокоуглеродистой конструкционной стали // Технология автомобилестроения. -8(78). -. Машиностроение, 1980. - С. 11-13. Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к крестовинам дифференциала, и может быть использована в дифференциалах любых ведущих мостов наземных транспортных средств. Известна крестовина дифференциала, содержащая тело с шлицевым или гладким отверстием, и шипы, причем каждый шип ограничен торцом и состоит из цилиндрической части и переходного участка, направленного к телу, при этом шипы имеют сердцевину и поверхностный слой, кроме того, она выполнена из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью, подвергнута закалке с самоотпуском, с получением конечной микроструктуры тела крестовины и сердцевины шипов в виде троостита или троостита и троостосорбита, или троостита, троостосорбита и сорбита, а также поверхностного слоя шипов в виде отпущенного мартенсита 1. Однако известная крестовина дифференциала имеет недостаточную долговечность и надежность из-за следующих недостатков 1. Закалке с самоотпуском подвергаются только шипы крестовины, при этом после такой термообработки имеет место повышенная деформация шипов относительно тела крестовины из-за наличия в нем отверстия. Эту деформацию убирают последующим окончательным шлифованием шипов, однако при этом значительно уменьшается глубина поверхностного слоя на шипах. 2. Имеет более грубую микроструктуру поверхностного слоя в виде среднеигольчатого мартенсита 4-6 баллов, неравномерную его глубину, более резкий переход твердости от поверхности к сердцевине шипов, а также неравномерное распределение твердости по поверхности и торцу шипов из-за того, что для ее изготовления применяется стандартная сталь марки 58 (55 пп) с содержанием углерода 0,55-0,63 мас. , которая имеет исходный аустенит с величиной действительного зерна 9-11 баллов и идеальный критический диаметр по полумартенситу в пределах 14-18 мм. 3. Сталь марки 58 (55 пп) не может быть использована для изготовления крестовин с диаметром шипов менее 25 мм из-за получения после закалки и отпуска низких прочностных характеристик. Задача полезной модели - устранение перечисленных недостатков известной крестовины дифференциала и создание крестовины дифференциала, имеющей высокий и стабильный уровень механических и эксплуатационных свойств. Техническим результатом полезной модели является повышение долговечности и надежности крестовин дифференциала, имеющих шипы любого диаметра, т.е. даже меньше 25 мм, а также исключения деформации шипов после закалки с самоотпуском. Технический результат достигается тем, что предложена крестовина дифференциала,содержащая тело с шлицевым или гладким отверстием, и шипы, причем каждый шип ограничен торцом и состоит из цилиндрической части и переходного участка, направленного к телу, при этом шипы имеют сердцевину и поверхностный слой, кроме того, она выполнена из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью, подвергнута закалке с самоотпуском, с получением конечной микроструктуры тела крестовины и сердцевины шипов в виде троостита или троостита и троостосорбита, или троостита, троостосорбита и сорбита, а также поверхностного слоя шипов в виде отпущенного мартенсита, отличительной особенностью которой является то, что крестовина подвергнута закалке с самоотпуском целиком, выполнена из стали с содержанием углерода от 0,63 до 0,85 мас.и идеальным критическим диаметром по полумартенситу от 8 до 12 мм, тело и сердцевина 2 20382005.09.30 шипов имеют твердость в пределах 3248 Нэ, а шлицевая или гладкая поверхности отверстия тела имеют твердость не менее 46 Нэ, кроме того, поверхностный слой ее шипов выполнен глубиной в пределах 0,05-0,80 от их диаметра, отпущенный мартенсит слоя организован в виде скрытоигольчатого или мелкоигольчатого мартенсита не более 3 балла, цилиндрическая часть и торец шипов имеют твердость в пределах 5566 э, а переходной участок шипов имеет твердость в пределах 5159 э, при этом конечная микроструктура всей крестовины получена из исходного аустенита стали, имеющего величину действительного зерна в пределах с 11 балла по 14 балл включительно. Среди существенных признаков, характеризующих предложенную крестовину дифференциала, отличительными являются закалке с самоотпуском крестовина подвергнута целиком, что позволяет практически полностью исключить деформацию шипов относительно тела крестовины после термообработки выполнение крестовины из стали с содержанием углерода от 0,63 до 0,85 мас.и имеющей идеальный критический диаметр по полумартенситу от 8 до 12 мм, а исходный аустенит с величиной действительного зерна в пределах с 11 балла по 14 балл включительно, позволяет получать высокие и стабильные механические свойства, т.е. тело и сердцевина шипов крестовины имеют твердость в пределах 3248 э, шлицевая или гладкая поверхности отверстия тела крестовины имеют твердость не менее 46 э, глубина поверхностного слоя шипов выполняется в пределах 0,05-0,80 от их диаметра, отпущенный мартенсит поверхностного слоя шипов организован в виде скрытоигольчатого или мелкоигольчатого мартенсита не более 3 балла, цилиндрическая часть и торец шипов имеют твердость в пределах 5566 э, а переходной участок шипов имеет твердость в пределах 5159 э. Такие характеристики позволяют получать крестовины с высокой долговечностью и надежностью независимо от диаметра их шипов. При этом конкретное содержание углерода в стали и величина ее идеального критического диаметра, которые обеспечивают требуемые параметры глубины поверхностного слоя шипов, твердости всех элементов шипов и тела крестовины, а также конечной микроструктуры, выбираются в зависимости от диаметра ее шипов и от условий работы крестовины, т.е. с каким подшипником, игольчатым или скольжения, работают ее шипы. В результате проведения экспериментальных стендовых сравнительных испытаний известной и предложенной крестовин дифференциала было установлено, что с использованием всех отличительных признаков создана конструкция крестовины дифференциала,на которой был получен следующий положительный результат достигнута более высокая на 15-20 , по сравнению с известной крестовиной дифференциала, долговечность и надежность за счет выбора таких параметров стали, которые обеспечили равномерный по глубине поверхностный закаленный слой и равномерное распределение твердости по поверхности и по торцу ее шипов с одновременной организацией требуемого сочетания микроструктуры и твердости. Кроме того, на предложенной крестовине дифференциала после ее закалки с самоотпуском целиком было достигнуто полное отсутствие деформации ее шипов относительно ее тела. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре показана конструкция предложенной крестовины дифференциала. Крестовина содержит тело 1, шипы 2, которые ограничены торцом 3, и состоящие из цилиндрической части 4, переходного участка 5, сердцевины 6 и поверхностного слоя 7. Кроме того, крестовина дифференциала имеет в теле 1 отверстие 8, на котором расположены шлицы 9. Иногда отверстие 8 выполняют гладким. Изготовление предложенной крестовины дифференциала не представляет собой особой сложности, однако выбор параметров стали для изготовления крестовин с шипами любого диаметра, а также технология ее термической обработки является предметом НОУ-ХАУ и в данной заявке не рассматриваются. 3 20382005.09.30 Для проведения экспериментальных стендовых сравнительных испытаний были изготовлены крестовины дифференциала известной и предложенной конструкций. Результаты изготовления и испытаний известной и предложенной крестовин дифференциала приведены в таблице. Технический результат Наименование параметров 1 2 1 Диаметр шипов крестовины ш, мм 2 Содержание углерода в стали, мас.3 Идеальный критический диаметр стали кр, мм 4 Величина действительного зерна исходного аустенита, балл или номер 5 Глубина поверхностного закаленного слоя , мм 6 Отношение /ш 7 Твердость, э а) тела крестовины б) сердцевины шипов в) поверхности цилиндрической части и торцов шипов г) поверхности переходного участка шипов д) шлицов Известная крестови- Предложенная крестона дифференциала вина дифференциала 3 4 25 25 0,58 0,65 16,2 5658 6264 на поверхности 4951 по шлицам Мартенсит мелкоигольчатый 3 балла 116-117 Питтинг на 36-38 рабочей поверхности шипов отсутствует 8 Микроструктура поверхностного зака- Мартенсит среднеленного слоя, балл игольчатый 5 балла 9. Долговечность,(сравнение площа 100 Питтинг на дей образования питтинга на шипах 42-44 рабочей попри одинаковой наработке в часах) верхности шипов 10. Деформация шипов, мм 0,1-0,2 Примечание кр - идеальный критический диаметр, параметр, характеризующий прокаливаемость стали, т.е. диаметр прутка стали, который при закалке с бесконечно быстрым охлаждением поверхности приобретает в центре сечения прутка структуру полумартенсита, а на поверхности прутка - структуру мартенсита. Эксплуатация предложенной крестовины дифференциала является стандартной. Однако за счет своих более высоких прочностных характеристик предложенная крестовина дифференциала может эксплуатироваться в более тяжелых условиях работы, чем известная крестовина дифференциала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.