Способ изготовления тяжелонагруженных шестерен

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ШЕСТЕРЕН, включающий горячее деформированиеу охлаждение, предварительную механическую обработку путем формообразования зуба и шлифования, термическую обработку, окончательную механическую обработку, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности деталей и улучшения их обрабатываемости, формообразование зуба осуществляют в процессе горячей деформации с окончанием ее при 900-740с, затем .проводят охлаждение со скоростью 500i50°C/c до 680-500°С.

ССЮЭ СОНЕТСНИХ

ИЮНЮ

РЕСПУБЛИН

ОЮ (И!

4(51) С 21 D I 78 С 2! D 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСХОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю

° а

° °

ЪЮ

ГОСУДАРСТВЕННЬФ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3647261/22-01 (22) 27. 09. 83 (46) 23. 01.85. Бюл. М 3 (72) В. Д. Кальнер, В. К. Белянинов, В. И. Грншуткин, В. Ф. Муконин, В. К. Седунов и В. В. Горюшин (71) Московский автомобильный завод им. И. А. Лихачева и Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургического машиностроения (53) 621.785.79(088.8) (56) 1.Bknyaszes Kohasz lapok.

° "Kohasz", Hungary 1982, 115, В 6, р. 244-253.

2. Авторское свицетельство СССР

В 331101, кл. С 21 D 1/78, 1970.

3. Технологическая карта Московско го автомобильного завода им. И.А. Ли- хачева. Изделие !30-2402110Б, 1212403060, 130-1701051. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ШЕСТЕРЕН, включающий горячее деформирование, охлаждение, предварительную механическую обработку путем формообразования зуба и шлифования, термическую обработку, окончательную механическую обработку, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности деталей и улучшения их обрабатываемости, формообразование зуба осуществляют в процессе горячей деформации с окончанием ее при 900-740 С, затем о ,проводят охлаждение со скоростью 500;50 С/с до 680-500 С.

1 11357

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу изготовления тяжелонагруженных деталей, и может быть использовано при изготовлении машин и механизмов, например зубчатых колес, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, больших удельных давлений и повьппенного износа..

Известен способ изготовления тяжелонагруженных деталей, например зуб-чатых колес, заключающийся в том, что, с целью повышения долговечности деталей в химический состав стали вводят микролегирующие элементы, а о регулируемую прокатку ведут до 980 С, далее идет медленное охлаждение со скоростью 200 С/ч jtj .

Недостатком данного способа является использование дефицитных легирующих элементов и пониженная обрабатываемость резанием.

Известен способ -обработки деталей, преимущественно поршневых пальцев, включающий пластическую деформацию, стабилизирующий .отйуск и химико-термическую обработку, который направлен на ускорение процесса химикотермической обработки н улучшения свойств детали $2) .

Недостатком известного способа является то, что из-эа малой массы изготавливаемых деталей невозможно регулировать скорость охлаждения, что в свою очередь не обеспечивает удовлетворительной дальнейшей обрабатываемости и долговечности изделия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления шестерен, заключающийся в горячем деформировании с большим припуском на механическую обработку, медленном охлаждении со скоростью 50300 С/ч, последующей предварительной

0 термической обработке по режиму: нормализация при 930-950 С в течение 3-х ч, охлаждение на воздухе, высокий отпуск при 660-680 С в течение 10 ч или отжиг в зависимости от химического постава стали, предварительной механической обработке и последующей термической обработке: цементации или нитроцементации с последующей закалкой и низким отпуском. Окончательная механическая обработка заключается в шлифовке или хонинговании (3), 78 2

Однако известный способ изготовления тяжелонагруженных деталей не обеспечивает требуемой долговечности и, кроме этого, при проведении механической обработки имеет место повышенный износ инструмента.

Цель изобретения — увеличение долговечности деталей и улучшение их обрабатываемости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления тяжелонагруженных шестерен, включающему горячее деформирование, охлаждение, предварительную механическую обработку путем формообразования зуба и щпифования, термическую обработку, окончательную механическую обработку, формообразование зуба осуществляют в процессе горячей деформации с окончанием ее при 900-740 С, затем проводят охлаждение со скоростью 500-50 С/с о до 680-500 С.

Способ осуществляют следующим образом.

Заготовку подвергают горячему деформированию с приданием заготовке окончательного размера с минимальным припуском на механическую обработку.

Горячую деформацию необходимо завершить при 900-740 С в зависимости от о .химического состава сталей. Окончание деформации при температурах выше 900оС приводит к рекристаллизации аустенита и быстрому росту величины аустенитного зерна, которая полностью снимает эффект увеличения долговечности деталей. Деформация при температурах нщке

740 С вызывает образование на поверх0 ности деталей микротрещин. Затем проводят быстрое охлаждение заготовки до 680-500 С со скоростью 500-50 С/с с последующим медленным охлаждением. !

Под горячим деформированием понимается штамповка заготовок с зубьями, накатка зубчатых колес, поперечно-клиновая прокатка, штамповка в закрытых штампах, которые позволяют получить детали с размерами, близкими к окончательным. Последующей предварительной механической обработкой может быть шлифование или фрезерование в зависимости от формы и размеров деталей. Термообработку деталей ведут в зависимости от химического состава стали. Окончательная механическая обработка заключается в хонинговании посадочных мест или шлифовании профиля зуба. з 11357

За счет горячей деформации и интенсивного контролируемого охлаждения со скоростью 500-50 С/с (в завио симости от химического состава стали) средняя площадь зерна уменьшается с

4000 до 125 мкм в структуре деформи2 рованного слоя, твердость в этой зоне колеблется от 48 до 24 ед. HRC в зависимости от содержания углерода в стали. В зависимости от удельных давлений, например, на шестернях коленчатого вала и редукторов достаточно провести шлифовку зуба и деталь будет отличаться высокой работоспособностью в узле. На шестернях коробки перемены передач и заднего моста легковых и грузовых автомобилей после прокатки и охлаждения со скоростью 500-50 С/с до 680-500 С необходимо проводить химико-термичес20 кую обработку и шлифовку (хонингование). Шестерни, изготовленные предлагаемым способом, отличаются повышенной долговечностью и контактной выносливостью, 25

Увеличение скорости охлаждения более 500 С/с приводит к образованию мартенсита и, как следствие, к.большим деформациям.

Снижение скорости охлаждения ме. нее 50 С/с приводит к образованию разнозернистой структуры, которая при окончательной термической обработке создает повышенную деформацию. Для . обеспечения стабильного повышения

35 долговечности деталей целесообразно вести охлаждение со следующими скоростями: для малоуглеродистых и низколегированных сталей 500-300 С/с; для среднеуглеродистых и низколегированных сталей 300-150 С/с; для высокоуглеродистых и легированных сталей 150-50 С/с.

Пример. Проводят изготовление шестерней из стали 25ХГТ по пред-45 лагаемому и по известному способам.

Горячекатаные заготовки шестерен о подвергают нагреву ТВЧ до 1280 С, штамповке и горячей накатке зубьев стемпературой lIGBBpxHocTH IIOKoBKH

78 4

880 С, после чего детали охлаждают в водовоздушной среде со скоростью

250 С/с до 550 С с дальнейшим охлаждением на воздухе. Затем проводят шлифовку зубьев шестерен со снятием поверхностного слоя толщиной 0,5 мм.

Износ шлифовального круга. после шлифовки зубьев составляет 0 01 мм. После .этого проводят нитроцементацию на глубину 0,7 мм с последующей закалкой в горячее масло (150 С) и низким от-, о пуском при 170 С в течение 1,5 ч. о

Твердость поверхности шестерен 59HRC.

Окончательная механическая обработкашлифовка внутренней поверхности.

Проводят изготовление шестерен по известному способу. Горячекатаные зао готовки подвергают нагреву до 1280 С, штамповке с температурой ее окончания

1180 С, медленному охлаждению и предО варительной термической обработке— о нормализации с нагревом до 940 С и охлаждением на воздухе. Предварительная механическая обработка состоит из токарной обработки, нарезания зубьев и их хонингования. Износ шлифовального круга составляет 0,03 мм. Нитроцементацию проводят на глубину 0,1 мм с последующей закалкой в масло (150 C). о и низким отпуском (170 ) в течейие

1,5 ч. Твердость поверхности шестерен

59 HRC. Окончательная механическая обработка — шлифовка посадочных новерхностей.

Проводят сравнительные испытания после изготовления шестерен по известному и предлагаемому способам.

Результаты испытаний зубьев шестерен на усталостную прочность изделия !

30-1701051 приведены в таблице.

Как видно из таблицы, усталостная прочность шестерен, изготовленных по предлагаемому способу, на 70Х выше, чем по известному.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа при годовом объеме производства 18385 шестерен составит 210 5 тыс.руб.

1135778

Число циклов до разрушения при нагрузке 6000 кгс по способу

Детань предлагаемому известному

40)00

22500

37200

18700

31300

27)00

24000

39700

19)00

32000

27600

28000

Среднее значение

39400

23166

° ю °

Заказ 10248/18 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

))3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Вендерова

Редактор Н. Яцола Техредс,Легеза Корректор О. Луговая