Способ восстановления зубчатых валов

 

Изобретение относится к ремонту наплавкой зубчатых валов с большим числом дефектных зубьев. Цель изобретения - повышение срока службы восстановленных деталей за счет повышения стойкости части зуба у его основания. Для восстановления зубчатого вала сначала на токарном станке полностью удаляют зубья и часть тела вала на глубину (0,45-0,9)M, где M - модуль зуба. Затем осуществляют наплавку первого слоя продольными валиками из металла класса метастабильных аустенитных сталей - материала более прочного и пластичного, чем металл зубьев. Наплавку ведут с перерывами по периметру шириной 0,3-0,5 от ширины впадины у основания зубьев. Поверх первого слоя по винтовой линии с переплавлением пропусков первого слоя наплавляют монолитный металл до получения заданного диаметра, после чего нарезают зубья. Такая совокупность признаков позволяет получить у основания зубьев слой с повышенными механическими свойствами, что ведет к повышению стойкости зубьев. 1 з.п.ф-лы, 1 ил, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 В 23 Р 6/00, В 23 К 9/04

Изобретение относится к области ремонта наплавкой и может быть использовано для восстановления зубчатых валов-шестерен, шлицевых валов, втулок и других тяжелонагруженных деталей металлургического оборудования при износе значительного числа зубьев.

Целью изобретения .является повышение срока службы восстановленной детали эа счет повышения стойко ". и зуба у его основания, На чертеже показан зубчатый вал, С поверхности вала 1 полностью удаляют все зубья и допопнительно снимают слой 2 вала на глубину h=

=(U,45-0,90)m,räå m — модуль зуба, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П1НТ СССР

1 (21) 4052153/25-27 (22) 08,04,86 (46) 23,06.89, Бюл. 1"- 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт механизации труда в черной металлургии и ремонтномеханических работ (72) Г.А,Поздеев, Б.С.Рехтер, Н.А,Балакина, В.А.Олейник, М.Г.Розенберг, !O.Б.Похилов, M,Â.Äóáèí и С,П,Майдебура (53) 621.797:621.79 1.92 (088.8) (56) Цеков В.И. Ремонт деталей метал— лургических машин, Справочник. — М.:

Металлургия, 1979, с. 244-245. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ

ВАЛОВ (57) Изобретение относится к ремонту наплавкой зубчатых валов с большим числом дефектных зубьев, Цель изобретения — повышение срока службы восстановленных деталей за счет повыше—

„„SU„„1488175 А ) 2 ния стойкости части зуба у его основания. Для восстановления зубчатого вала сначала на токарном станке полностью удаляют зубья и часть тела вала на глубину (0,45-0,9)m,где m— модуль зуба. Затем осуществляют на— плавку первого слоя продольными вали— ками из металла класса метастабильных аустенитных сталей — материала более прочного и пластичного, чем металл зубьев, Наплавку ведут с перерывами по периметру шириной 0,3-0,5 от ширины впадины у основания зубьев, Поверх первого слоя по винтовой линии с перенлавлением пропусков первого слоя наплавляют монолитный металл до получения заданного диаметра,после чего нарезают зубья. Такая совокупность признаков позволяет получить у основания зубьев слой с повышенными механическими свойствами, что ведет к повышению стойкости зубьев, 1 з.r„. ф — лы, 1 ил °, 1 табл1

Затем на поверхность вала наплавляют продольными валиками слой 2, равный по толшине снятому, материалом из класса метастабильных аустенитных сталей, При этом на наплавляемой поверхности по периметру оставляют пропуски — перерывы шириной (0,3... ...0,4)Ь, где Ь вЂ” ширина впадины у основания зуба, После этого осуществляют многослойную наплавку по винтовой линии с использованием материала менее прочного и пластичного по сравнению с материалом первого слоя.

Наплавку ведут до получения нужного диаметра с заплавлением промежутков первого слоя, после чего нареза1488175 ют зубья, 3, располагая впадины 4 симметрично над бывшими местами переЮ рывов ц . Это позволяет избавиться от вредного влияния поверхностных дефектов вала, после наплавки первого прерывистого слоя из пластичного прочного материала получить в основании зуба участок с повышенными упругими свойствами и, следовательно,, повысить стойкость зуба.

Последующие слои могут быть наплавлены проволокой из малоуглеродистой стали-под слоем керамического флюса.

Толщина первого слоя, а следовательно, глубина удаляемого слоя оп- ределяются исходя из необходимости обеспечения требуемых "пружинящих" свойств подслоя в зоне крепления зуба, Способность подслоя демпфировать деформации сдвига в основании зуба является основным преимуществом указанного подслоя. Если подслой выполнить тонким, т.е. толщиной h(0,45 m, где m — модуль зуба, то его упругие свойства столь незначительны, что практически не сказываются на стойкости зубьев, Если указанный подслой толще, чем 0,9m, то он оказывается черезмерно жестким, не проявляет в необходимой степени "пружинящих" свойств и стойкость зубьев не увеличивается, Ограничение величины а в пределах (0,3-0,4)Ь обусловлено следующим, 35

В процессе эксплуатации в результате динамического воздействия на зуб в слое, наплавленном металлом, имеющим структуру метастабильного аустенита, протекает аустенитно-мартенситное 40 превращение, которое сопровождается увеличением объема, Наличие промежутка а, заплавленного более пластичным материалом,, позволяет компенсировать напряжения, связанные с описанным 45 выше процессом. Однако при достаточно малом а (а О,ЗЪ) существует вероятность замыкания области аустенитного слоя, В этом случае происходит вытеснение из промежутков пластичного 50 металла, т,е. шестерня деформируется, При дальнейшей эксплуатации шестерни в результате фазовых превращений возможно возникновение усилий, направленных на отрыв зубьев. 55

При а > 0,4Ь в зоне крепления зуба, где концентрируются знакопеременные нагрузки, прилегает металл пониженной прочности, в котором под воздействием этих нагрузок существует большая вероятность возникновения усталостных трещин. Этот фактор отрицательно сказывается на стойкости шестерни, При а (0„4Ь в зоне крепления зуба находится металл со структурой метастабильного аустенита, который обладает более высокой прочностью и в результате приложения знакопеременных нагрузок получает дополнительное упрочнение в результате фазовых прекращений, что отодвигает порог усталости, Пример 1. Восстанавливают вал-шестерню, модуль m=7. Для этого на токарном станке удаляют поверхность вала на глубину 2,1 3,2; 5,0;

6,3 и 7,5 мм от основания зуба, что в соотношении к модулю составляет

0,3m; 0,45m; 0,7m; 0,9m. и 1,05m, Наплавку производят на универсальной наплавочной установке УМН-4N. Первый слой наплавляют прерывисто с образованием по всей ширине шестерни сквозных перерывов шириной 2 мм материалом из класса метастабильных аустенитных сталей, В качестве присадочного материала используют проволоку Нп25Х10Г10Т, Наплавку производят под флюсом AH-60.

Последующие слои наплавляют по винтовой линии сварочной проволокой

Св-08 из нйзкоуглеродистой стали под слоем керамического флюса АНК-40, За счет легирования металла шва флюсом твердость на поверхности наплавленного металла составляет 285 НВ.

Технологические параметры наплавки: диаметр проволоки 4 мм; сварочный ток 260-270 А; напряжение дуги 2628 В; скорость подачи проволоки

56 м/ч; скорость наплавки 28 м/ч; вылет электрода 40 мм; смещение с зенита 6 мм, После наплавки детали обрабатывают на эубонарезном станке и испытывают в механизме передвижения электромостового крана.

Пример 2. Для определения влияния ширины перерывов на повышение стойкости удаляют поверхность валашестерни с модулем m=7 на глубину

5 мм (отношение к модулю 0,7)..Наплавляют первый слой прерывисто с образованием по всей ширине шестерни сквозных перерывов величиной 1; 1,5;

2,0 и 3,0 мм, что составляет соответ1488175 ственно 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 ширины впадийы., Наплавку производят проволокой марки 25Х10Г10Т под слоем флюса

АН-60. Последующие слои наплавляют низкоуглеродистой сварочной проволокой Св-08 под слоем керамического флюса АНК-40, Технологические параметры наплавки соответствуют примеру 1 °

Глубина удаления тела вала, мм/отношение к ширина перерыва, мм/отношение к ширине впадины

Время до разрушения,сут модулю

2,1/0,3

3,2/0,45

5/0,7

6,3/0,9

7,5/1,05

5/0,7

5/0,7

5/0,7

5/0,7

2/0,4

2/0,4

2/0,4

2/0,4

2/0,4

1/0,2

1,5/О;3

2/0,4

3/0,5

17

27

28

19

18

26

Составитель Е.Сомова

Редактор В.Петраш Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо

Заказ 3498/18 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Результаты испытаний восстановленных валов-шестерен приведены в таблице.

Формулаизобретения

1. Способ восстановления зубчатых валов преимущественно с большим числом дефектных зубьев, прн котором удаляют все зубья, послойно наплавляют поверхность до требуемого диаметра и нарезают зубья, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения срока службы восстановленной детали, дополнительно снимают слой, находящийся под зубьями, на глубину (0,45-0,9)m, где m — модуль зуба, наплавляют в один проход по образующей вала прерывистый по его периметру слой, равный по толщине снятому, материалом из класса метастабильных аустенитних сталей, при этом количество перерывов в первом слое выбирают равным количеству зубьев, а ширину перерыва — 0,3-0,4 от ширины впадины у основания зуба, последующие слои наплавляют менее прочным и пластичным по сравнению с первым слоем материа25 лом по винтовой линии с заплавлением перерывов первого слоя, а при нарезке зубьев располагают впадины симметрично над бывшими местами перерывов.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что второй и последующие слои наплавляют сварочной проволокой из малоуглеродистой стали под слоем керамического флюса,