Способ изготовления деталей зубчатых зацеплений

Способ изготовления деталей зубчатых зацеплений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (192 (112 (А) 1 С 21 0 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889964/22-02 (22) 15.03.85 (46) 23.11.86. Бюл. Р 43 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) JI.Н.Ващук, Н ° M,Êîëåñíèê, В.А.Дзюба, И.Л.Высоков, Г.M.Ëàòûøåâà и О.А.Конько (53) 621.785.5(088.8) (56) Сагардзе В.С. и др, Уменьшение деформации цементованных деталей из стали 20Х2НЧА. — Металловедение и термическая обработка металлов.

1970, Н - 5, с. 27-31.

Тайц Б.А. Производство зубчатых колес. Справочник. — M.: Машиностроение, 1975, с. 72-73. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЗУБЧАТ,ЫХ 3AIIEIIJIEHHf1 (54) Изобретение относится к области . металлургии, в частности к изготовлению точных зубчатых колес и валшестерен, подвергаемых в процессе изготовления химико-термической обработке. Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления деталей. Снижение трудоемкости изготовления достигается тем, что в способе изготовления деталей зубчатых зацеплений, включающем формообразующую механическую обработку, цементацию, закалку сердцевины с цементационного нагрева, закалку цементованного слоя, высокий и низкий отпуски, доводочную механическую обработку, в которой закалку с цементационного нагрева осуществляют при разности температуры изделия и охлаждающей среды в 1,2-1,5 раза превышающем укаэанную разность при закалке цементованного слоя, а доводочную механическую обработку рабочих поверхностей осуществляют после закалки с цементационного нагрева. В процессе охлаждения сердцевины с цементационного нагрева в диффузионном слое создается высокий уровень напряжений, деформирующих и уплотняющих сердцевину цементуемых иэделий.

Полученные при этом изменения формы и- размеров рабочих поверхностей устраняются механической лезвийной обработкой. При последующей закалке цементованного слоя возникают меньшие по величине напряжения и изменение размеров связано только с изменением удельных объемов структурных составляющих. Эти изменения направлены в сторону увеличения размеров и укладываются в поле допусков на рабочие параметры колес и вал-шестерен. Замена обработки закаленных изделий абразивным инструментом на обработку изделий после закалки с цементационного нагрева лезвийным инструментом снижает трудоемкость и стоимость продукции.

2 табл.

11 .3 о(>р»0т(ни((11 Il«c II1 с я к ч р и< I I мс т (1313}ур 1 Ill l ) f3 ч(1 с Г 11«с ти к 11э l c> f «Бл( н и ю I o > f 1 1 ь! х 3 у б ч ?3 T f 1 х к () J I c (и f3 (1 J I I I I » (.

1 >718<3(>

« .. I.Ii>(! 1< ! 1! 11 Н,<(ифф, з i!»I I I < !1<>< l! > > II II

К <> I<) Г ."1(. !11 III! I>, !3(> Нt J! I! I I!1! \ < l 111(>)IЖ(1! II>l

У!1>!Отнеllll;l}i P(!II< («. Рдц»нинл не Jl(ф >Р35

Обработка деталей по предлагаемому способу позволяет стабилизировать деформации за счет того, что н процессе более жесткого охлаждения цементованных деталей в диффузионном слое создается повьии»ннь}й уровень напряжений, деформирук)щих >I vl JoT

НЯЮИ(ИХ СЕРДЦЕВИН J< Ц»М(НTIIPVC ÌÜÃ>(И 3 делий. Полученны» }три .) Tow и >менения формы и ра )мерс>в п»тс!>1»!1 у(- рл— няются механической JIPRI>II>I}I< и обработf(off При пос..пеl(у}(>1!1»й} >а капк»

Г ем»нтонанног(J!o}3 при б»(» мягl

55 терен, полн»рглемь}х B Ilpoll(((» готаГ>л»!)ия химико-термиче(.кой обрлботке.

Целью изобретения является сниж»ние трудоемкости иэгc)òîfIJI»II?I}3 °

Снижение трудо»мкости изготовле-. ния достигается тем, что з(!кл!3ку 10 с цементационного нагрева c>cyfffe(3твляют при разности температуры иэделия и охлаждлкицей среды в 1,2-1,) раэл нревьииаюн3ей указанную разность при закалке цементованного слоя, а 15 механическук) обработку для снятия искажений рабочих поверхностей осуи(ествля}<)т после закалки с цементационногo нагрева.

При погружении детали в охлаждл- 2Î ющук> среду в цементованном слое возникает высокий уровень сжимающих напряжений, обусловленных увеличением удельных объемов фаз выделения из аустенита и разностью темперлтур

25 на границе охлаждающая среда — деталь. Под дей(.тнием воэникающи)( термических и структурных напряжени!. деформируется сердцевина детали.

Чтобы в разных !3апрлн>3е?!Иях ?! в раз- 30 ных деталях деформация была одинаковой, необходимо чтобы сталь сердцевины деталей была изотропна — имела одинаковую плотность, что практически не достижимо, тлк как после прокатки всегда сохраняется полосатость и направленность волокна или неодинаковая плотность металла после ковки-штамповки. В результате коэффициенты линейного удлинения 40 и относительного сужения стают в разных направлениях неодинлковы и неодинакова и величина деф(рмации н разных направлениях, что вызынаег изменение формы детали. 45

MlIj> уется и и:3м(11(I! I!(. рл >мер< > н ны 3111>л ется только и >и(ll(II! It jJIC )!ь)н<х < б}»мон стРУктУРных с >от;I I>JI}II<>IIIIIY. 3 Ги

И .3М II(. НИЯ !!(! I}Р;!!Цl(НЫ 13 (. 1 <)P<)!IУ У13(. !

111 I C !11}Я рл эM(p<)13 > }1лдt жll<) I lp « I Н< > > <3 ????}>т< я и, (<)<:T;lf>JI}f}I !1»б> )льщую не у K J I (3 Jf f>I f> (1 ю т С Я f 3 I I O J l \. л « 11 у (К (> 13 ) > (1 с«отнетстнующие 11(fр!Iметрl I

СГIОСОб «lip«6«f3;!11 1!pll Иэ г« I «Н.}(НИИ парт!}и зубчатых колес дилм»тром

300 мм, модулем 8 мм иэ стал!! 20Х211(Л и нклн ча»т форм<и брл >ующую fez;If«I«c!c— кую обработку, в ключ(3ющун) ковку, 3 (>рмообрлботку, чернс>вую и чистов Jf<> с припуском 1,2 мм обработку р»злнием, <>, газовую цементлцик) Ilp?3 920 С, 9 ч на глубину 1,2-1,4 мм в стоечном приспособлении, подстужинлние ло температуры закалки сердцевины 860 )<", охллж}(ение в масле (температура млсла

<>

20-140 С), изменение осн«1>ных рлбо !их параметров колес (}!аружны!1 и внутренний диаметры, длина общей нормали, толщина зуба), высокий отпуск цементонанной стали (640 C) 5 ч), мехлническун> обработку для снятия полученных при цементации искажений формы и рабочих размеров колес, вкл}<)чая зуб>офреэерование, закалку цемеитовлнн >го rJfi я: нагрев до 780 С, охлаждение в масле или селитре >,температура 180-23(! С!, низкотемпературный отпуск при 38(! С, 3 ч, контроль рабочих плрлметрон колес.

Соотношение разности тсмперлтуры детали Т и охлажд(1ющ»й жидкости Т

ПРИ ЭаКаЛКЕ СЕРДЦЕВИНЫ ПОС:}е НОД»тV живания с цем»нтационного !(агр(нл

Т = Т вЂ” Т к разности темп»ратуры с детали и охлаждающ»й жилк<>сти при закалке цементованн«гo слоя Т ч — Т вЂ” Т составляет 1, 1 — 1, >.

1 табл, 1 предо TAB.>1»llf,l р»зул! тлты исследования изме пения р л ..> s(! po!3 двух партий колес.

Обработке по пр»;>лягл»}1«мч <..и<— собу соответствуе Г злкалк,;! Сt p!zffe}3I>ны ПОсле подстужив I!l!I!l (ll(меl!т 1!и!

«нного нагрева в мл и, < т мп(рлтур«й 20 С, окончат».11,к,I

О

В СЕЛИтр» С т»МП . р;< ° . р й, (Г)"С, чт<

1, с()ответствует —.—,— - -- 1, . Il«!3 >}3»(тТ, ному способу элкл 1 . < !..1"< нины ок< нчат(льfiv}<) осу<г< "! I >I 1 н "(лс.><.

Таблица 1

Показатели диаметра окружности выступов по способу

Контроль размеров известному предлагаемому (-- = 1,1)

Т

T„ (- - = 1,5)

Т„

4 5

1 2

315,16

315, 06

315,23

315,12

315,16

315,20

315,14

315,17

315,17

315, 16

315,23

315, 20

До цементации

После цементации и высокого от315,20

314,97

315,13

315,03

315,30

315,19

314,95

314,94

314, 98

314,95

315 00

314, 99 пуска

315,01

315,01

314,99

314,99

315,03

315, 03

315, 00

315,00

315,01

315,01

315,00

315,00

После механической обработки

315,14

314,78

314,91

314,99

315,14

315,08

315, 01

315,01

315, 01

315,01

315, О!

315 0i

После закалки и низкого отпуска

Приращение диаметра окружности выступов после цементации и высокого отпуска

+О, 13 +0,04 -О, 10

+0,07 -0,09 -0,09

-О, 19

-0,21

-О, 23

-0,21

-О, 19

-0,23

+О, 01

+0,0) +О, 09 +О, 15 -О, 12

+0,01

+0,01

0,00

0,00 закалки и низкого отпуска з 127 температурой 20 С, что соответствует

Т вЂ” - =1,1.

Т„

Для наглядности изменения размеров колес при химико-термической

Из табл. 1 видно, что наибольшие

15 искажения диаметра возникают на этапе закалки сердцевины с цементационного нагрева. По предлагаемому способу они легко снимаются за один проход

1896 ф обработке в обоих случаях вводят лезвийную обработку контура зуба после цементации, хотя в известном способе ее осуществляют после окончательной закалки. эубофрезерного станка. При окончательной закалке имеет место минимальное изменение размеров, т.е. обеспечивается минимальная трудоемкость доводочной обработки.

1271896

Т а б л и и а 2

Охлаждающая среда и температура, С

Приращение диаметра колеса после. закалки цементоСпособ

Т после цементации ванного слоя, мм при закалке

Предлагаемый

Масло 140 Масло 180 1,2

+0,01

+0,02

+0,02

1,4

0,00

+0,02

-0,18

+0,18

Масло 20 Масло ?О

-0,17

+0,15

Масло 20 Масло 180

Масло 20 Селитра 230

Известный Масло 180 Масло 180

В табл. 2 представлены результаты определения граничных значений

30 с при которых предлагаемый способ и. имеет преимущество перед известным.

Верхний предел соотношения с ограничен значением 1, 5, посколь- у5

8 ку максимальная температура эакалочной среды не. может приниматься выше

230 С, что соответствует температуре мартенситной точки для цементованно40 го слоя с оптимальной концентрацией углерода, превышение его не обеспечивает требуемые структуру и механические свойства цементованной стали.

Минимальное значение температуры

45 закалочной среды при охлаждении после цементации также не может прио ниматься ниже 20 С по условию предупреждения трещинообразования при резком охлаждении деталей сложной

50 формы (с возможным наличием концентраторов напряжений) и по условиям экономической целесообразности (20 С вЂ” температура масла в цеховых емкостях, охлаждаемых проточной водой и не требующих специальных pery55 ляторов температуры), Зкономический эффект от применения предлагаемого способа возникает эа счет замены многократной обработки при окончательной отделке рабочих поверхностей закаленного иементованного изделия абразивным инструментом на однопроходную зубофреэерную (лезвийную) обработку рабочих поверхностей иэделия после закалки с постуживанием после цементованного нагрева.

Формула иэ обретения

Способ изготовления деталей зубчатых зацеплений, включающий формообразующую механическую обработку, цементацию, подстуживание до температуры закалки сердцевины и закалку ее, высокий отпуск, закалку цементованного слоя, низкий отпуск и доводочную механическую обработку, отличающийся тем„ что, с целью снижения трудоемкости изготовления деталей, закалку сердцевины осуществляют при разности температуры изделия и охлаждающей среды в 1-2-1,5 раза превышающей указанную разность при закалке цсментованного слоя, а доводочную механическую обработку рабочих поверхностей осу ществляют после высокого отпуска.