Способ упрочнения зубчатых колес и шестерен

Способ упрочнения зубчатых колес и шестерен

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к технологии производства ведущих шестерен тяговых передач локомотивов и электроподвихного состава, и может быть использо вано также при производстве крупномодульных зубчатых колес и шестерен в тракторостроения, автомобилестроении и при производстве редукторов. Цель - повьш1ёние долговечности и надежности колес и шестерен. Зубчатые колеса из стали с регламентированной прокальгеаемостью, например из стали ШХ4, термообрабатьшают объемно-поверхностной закалкой при глубинном нагреве ТВЧ с образованием закаленного слоя по полумартенситу переменным по глубине 0,18-0,28 от величины модуля в зоне корня зуба и 0,32- 0,45 от величины модуля в зоне начальной окружности. 1 табл. S (Л

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Я А» 1392115 А1 (51) 4 С 21 D 1/06, 9/ 2--, г.!.; р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .,;„,, ц/

H ABTOPCHOMy CBlnPETEnbCTBy

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И)

ЯР

ЬР

Яд (21) 4083338/23-02 (22) 07.05.86 (46) 30.04.88. Бюл. Ф 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) В.П.Девяткин, Л.М.Школьник, Т,И.Кучерявая, Г.Г.Бескровный, К.З.Шепеляковский, Г,П.Аладьин, Я.M.ØoòàøBèëè и В.C.Ñàôèð (53) 621.785.545,002.5(088,8) (56):Шепеляковский К.З. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве, М.: Машиностроение, 1477., с. 261, (54) СПОСОБ УПРОП1ЕНИЯ ЗУБЧлтБ Х КОЛЕС

И 111ЕСТЕРЕИ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологии производства ведупщх шестерен THFoBblx передач локомотивов и электроподвикного состава„ и может быть использовано также при производстве крупномодульных зубчатых колес и шестерен в тракторостроении, автомобилестроении и при производстве редукторов.

Цель — повышение долговечности и надежности колес и шестерен. Зубчатые колеса из стали с регламентированной прокалываемостью, например из стали

ШХ4, термообрабатывают объемно-поверхностной закалкой при глубинном нагреве ТВЧ с образованием закаленного слоя по полумартенситу переменным по глубине 0,18-0,28 от величины модуля в зоне корня зуба и 0,320,45 от величины модуля в зоне начальной окружности. 1 табл.

1392115

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологии производства ве>тущих шестерен тяговых передач локомотивоH и эттектроподви>кного состава ;тепловоза, электровозов, моторныx вагонов), и может быть исполь=-овано также при производстве крупномодульных зубчатых колес и шестерен в тракторостpoe- .1( нии, автомобилестроении и при производстве редукторов.

Целью изобретения являегся повышение долговечности и надежности колес и шестерен, 1 !"

Относительная прочность при изгибе поверхностно закаленного стержня, кЯким является Hv6 зависит оТ сле дуюших факторов. предела прочности поверхностно закаленного слоя (к„ „-0

t предела текучести сердцевины (> и глубины слоя закалки. При поверхност-: ной закалке с глубинным нагревом для высокоуглеродистых ""òàëåé предел прочности слоя составляет 280-- 2 --.:

300 кгс/мм а предел текучести серд= т цевины не менее 85 кге/мм „т.е, отношение 6 /Ао можно пРинЯть Равным

0,28. При >товерхностной закалке после поверхностното н3I pb>HЯ сердцевины 30 обычно находится в неупрочненном состоянии, ее предел текучести составляет 50-54 кгс/мм и отношение 6 / 6 для KpHHbIR Ho%HO >Ipянять pHHHbt О,, 18.Таким образом, относительная ггтубгтна закаленного слоя применительно к шестерням составляет 0,18-0„,28 о" толщины изделия„

При работе зубчатых зацеплений в зоне начальной окружно ти определяющими являются контактные напря>кенля, наибольшие на линии зацепления, В этом случае глубина закаленного слоя должна быть большР че;я при изгибном напряжении не менее„ чем H полтора раза, Учитывая, что толщина зуба в ; Ie нЯчальной ОкружнОсти равнЯ Л М/2., где И вЂ” модуль зуба, кээффициент

1 57 (.((/2) численно соответствует р . ° 5() необходимому повышени>о толщины зака =oIIB IIB :-IH>IHiIoÉ ОкРУжности Отсюда "дубина заголенного слоя. составляет (0,,18-3,28» 1,>7 .1-(0,32-0,45) М.

Упрочнение сердцевины при глубинном нагреве тем сильнее повышает и.прочность зуба шестерни при иэгибном напряжении, чем Topьше закаленный закаленный слой во впади6Удет Равен (Ор)8-0,78) 1(, Одна ко уменьшение толщины закаленного слоя во впадине против 0.18 М способствует снижению сжимающих напряжений вследствие резкого уменьшения объема метаплозакяленного слоя. Увеличение толщины закаленного слоя сверх 0,45 М "пособствует снижению напряжений сжатия вследствие увеличения объема закаленного металла.

Пример 1. Упрочнение шестерни тяговой передачи тепловоза ТЭ-З (диаметр шестерни 200 м, длина зуба

140 мм, модуль 10) из стали ШХ4

ГОСТ 801-78 с содержанием углерода

0,9-0,95%. После ковки и штамповки заготовок при 1000-.l150 С их охлаждали в проточной воде в течение

1,-.5 мин до б50оС с последующим охлаждением на воздухе, а затем отжигали на зернистый перлит при 60 Ñ в течение 8 ч. После этого растачивали отверстие, нарезали зубья и шлифовали в размер, Закалку шестерен проводили на ус гановке ТВЧ мощностью

200 кВт на частоте 3,,4 кГц. Нагрев проводили в две ступени: первая ступень при напря;кении индуктора 730 В в течение 90 с, температура нагрева

830 (.;. вторую сту тень H ри нагряжении индуктора l0 H H течение 60 с, к концу нагрева температура ссставила: во впадине 840 С, в зоне начальной окру>юности 890ЯС, Закалку проводили

Г потоком воды под давлением 2, 0 к OM в течение 25 с, Отпуск я-ес-ерен проводиг(и при 180 С в горячем масле

3 ч. Глубина закаленно-. î сло,я в зо-. не начальной окружности: 4,,3 мм, у корня зуба — „. 2 мм, твердость закаленного слон 58-б2 НВС, Закаленный слой не содержи= карбидной сетки.

П р и . е р 2. Упрочнялк шестерни тяговой передачи тепловоза ТЭ-3 (диаметр 200 мм, длина зуба 140 мм, модуль 10) из стали ШУ4 ГОСТ 801—

78 с содержанием углерода 0,95-1,0%.

После ковки и штамповк;-" при 10001150 С их охлаждали в проточной воде о

H течение полутор минут цо б50 С с последующим охлажцением на воздухе,, а затем отжигали на зернис.ый перлит при 750 С в течение 8 ч. После этого растачивали OTHåpcòèå, нарезали зубья и шлифовали в р=.çìåð„ Закалку шестерен проводили на установке ТВЧ мо»i!IooTI(o 200 кВт на частоте 2„5 кГц, 3 13921 с Нагрев проводили н две ступени: при напряжении индуктора 700 В в течение о

R0 с, температура нагрева 820 С, вторая ступень при напряжении индукто5 ра 670 В и течение 60 с, к концу нагрева температура во впадине составляла 830 С, н зоне начальной окружности 880 С, Закалку проводили потоком воды под давлением 2 кгс/см г н течение 25 с, Отпуск шестерен про-. изводили н горячем масле при 180 С о н течение 3 ч. Глубина закаленного слоя в зоне начальной окружности

3,75 мм, у корня зуба — около 1,9 мм, 15

Твердость закаленного слоя 58-62 HRC.

Закаленный слой не содержит карбидной сетки, Пример 3, Упрочнение шестерни тяговой передачи тепловоза ТЭ-3 20 (диаметр шестерни 200 мм, длина зуба 140 мм, модуль 10 мм) из стали 58 (55 пп) ГОСТ 1050-74 с содержанием углерода 0,587, После ковки и штамповки заготовки подвергали улучшению: 25 о закалке при 840-860 С, отпуску при

600-620 Г н течение 3 ч, После этого растачинали отверстие, нарезали зубья, Закалку шестерен проводили на устанонке ТВЧ мощностью ?00 кВт 30 на частоте ?, кГц, Нагрев проводили в дне ступени: первая ступень при напряжении индуктора 700 В в течение о

80 с, температура нагрева 820 С, вторая ступень при напряжении индуктора

670 В н течение 60 с, К концу нагрева температура составила: но впадине

830 С> в зоне начальной окружности

RR0 С. Охлаждение проводили потоком воды под давлением ?,О кгс/см в

2 течение 25 с. Отпуск шестерен проводили при 180 C в горячем масле в течение 3 ч, Глубина закаленного слоя в зоне начальной окружности 2,0 мм, .у корня зуба — 0 5 мм, твердость за- 45 каленного слоя на поверхности в зоне начальной окружности 58-59 HRC.

Пример 4. Упрочнение шестерни тяговой передачи тепловоза ТЭ-3 (диаметр шестерни 200 мм, длина зуба

140 мм, модуль 10 мм) из стали

58/55 пп) ГОСТ 1050-74 с содержанием углерода 0,58Х. После ковки и штам- . повки заготовки подвергали улучшению: 5 о

55 закалке при 840-860 С, отпуску при

600-620 С н течение 3 ч„ После этого растачинали отнерстие, нарезали зубья. Закалку пронодили на установ-

4 ке ТВЧ мощностью 200 кВт на частоте

2,4 кГц. Нагрев проводили н две ступени: первая ступень при напряжении индуктора 800 В в течение 90 с, тем— о пература нагрева 1000 С, вторая сту— пень при напряжении индуктора 760 В в течение 50 с. К концу нагрева температура составила 950 С во нпапине, о

1100 С н зоне чачальной окружности.

Охлаждение проводили потоком воды под давлением 2,0 кгс/см в течение L

25 с. Отпуск шестерен проводили при

180 С в горячем масле в течение 3 ч.

Глубина закаленного слоя в зоне начальной окружности составила 3 мм, у корня зуба — 1,2 мм, твердость закаленного слоя 59-60 HRC. Подача шестерен в индуктор и вращение их при нагреве осуществляли механической рукой, на которой шестерни удерживали цанговым патроном. Скорость вращения шестерни 60 об/мин. Индуктор медный, кольцевой зазор между ним и шестерней составлял 3 мм.

Результаты испытаний шестерен, обработанных по примерам 1-4, приведены в таблице.

По результатам испытаний видно, что наибольшей долговечностью, а значит надежностью, обладают зубчатые колеса из стали 1ПХ4 с глубиной упрочненного слоя в заявленных пределах.

При обработке колес из стали с пониженной прокалинаемостью 58 (55 пп) при нормальной температуре нагрева под закалку 860-870 С образуется недопустимо тонкий закаленный слой, Увеличение глубины закаленного слоя

:a этой стали можно достичь путем повышения температуры нагрева под закалку до 1100-1150 С. Однако это надет к перегреву металла и снижению эксплуатационных характеристик колес.

Ф о р м у л а изобретения

Способ „упрочнения зубчатых колес и шестерен, преимущественно крупноаодульных из заэвтектоидной стали с регламентированной прокаливаемостью, включающий объемно-поверхностную закалку при глубинном индукционном нагреве, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности колес и шестерен, закаленный слой по полумартенситу выполняют с переменной глубиной по периметру зуба, удовлетворяющей соотношениям

1 Э» В В М 0 Ь * O

Число циклов до начала выкраашяання в зависимости от температуры закалки, С

1050

780

85О 0

277 тыс„

950 ть|с. 865 тыс.

1 млн. - 685 тыс. 1 млн. - 840 тыс.

320 тыс. - 230 тыс, 823 1.480 тыс. 1.760 тыс.

865 тыс. -ср?80 тыс. I,5I0 тыс. -Ы50 тыс. 3,980 тысь I.I00 тысв

П р и м е ч а н и е, В числителе прнвед=vo среднее значение, в знаменателе - результаты отдельньи и1"пытаний, Составитель Б,Китайский

Текрад И.Ходаннч Корректор Л.Патей

Редактор Т.Лазоренко

Заказ l870/3l

Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035 Москвар lK 35у Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полн, графическое предприя-.ие, г,, Ужгород, ул. Проектная, 4

Д1

Лу где а, Марк стали

I (0,l8...0,2В)М; (0,32...0,45)М, глубина. закаленного слоя у корня зуба, мм; глубина закаленного слоя в зоне начальной окружности, 1мм 9

И вЂ” модуль шестерни, мм.