Способ индукционной закалки зубчатого колеса



Способ индукционной закалки зубчатого колеса
Способ индукционной закалки зубчатого колеса
Способ индукционной закалки зубчатого колеса
Способ индукционной закалки зубчатого колеса

 

C21D1/42 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2575262:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") (RU)

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано при упрочняющей термообработке зубчатых колес. Для обеспечения высокого качества термообработки и расширения технологических возможностей способ включает последовательный нагрев индуктором локального нагрева зубьев вращающегося зубчатого колеса до заданной температуры и их охлаждение жидкостью, при этом используют индуктор с магнитопроводом, ширину рабочей части индуктора выполняют не менее шага зацепления зубчатого колеса по его делительной окружности, а ее длину выполняют равной 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса. Рабочую часть индуктора размещают ее серединой на расстоянии 0,3-0,5 мм от поверхности вершины зуба, а продольную ось рабочей части индуктора размещают под углом 15-30° относительно направления зуба. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано при упрочняющей термообработке зубчатых колес.

Известен способ закалки зубчатых колес, осуществляемый в кольцевом, охватывающем зубчатое колесо индукторе, при этом производится индукционный нагрев зубьев вращающегося колеса с последующим распылением на нагретые зубья охлаждающей жидкости (US 4675488 A, C21D 9/32, 23.06.1987). Недостатками такого способа закалки являются сложность и громоздкость используемого оборудования, особенно при обработке зубчатых колес большого размера, большие энергозатраты, медленный разогрев, который приводит к получению крупнозернистой закалочной структуры.

Известен способ индукционной закалки шестерен, при котором закалку производят путем нагрева зубьев колеса индуктором локального нагрева при движении зубчатой поверхности относительно неподвижного индуктора с непрерывно меняющейся скоростью и их последующего охлаждения. Для реализации необходимого относительного перемещения зубчатой поверхности относительно индуктора используют эталонную шестерню и систему упоров (SU 1640180 A1, C21D 9/32, 07.04.1991). Недостатком этого способа закалки является сложность технологического процесса, при котором к тому же трудно обеспечить точное относительное перемещение зубчатой поверхности относительно индуктора с заданной скоростью, что приводит к снижению качества термообработки.

Известен также способ индукционной закалки зубчатого колеса, принятый за прототип и заключающийся в последовательном нагреве зубьев индуктором локального нагрева с последующим охлаждением струями жидкости, при этом используют индуктор с рабочей головкой определенной формы, которую вводят во впадины между зубьями и соответствующим образом перемещают там, зубчатое колесо во время обработки вращается, а для перемещения индуктора по зубчатой поверхности используется специальный механизм с направляющими (US 4589935 A, C21D 1/10, 20.05.1986). Недостатками данного способа закалки также являются сложность технологического процесса и используемого оборудования, а также необходимость обеспечения точного перемещения головки индуктора относительно зубчатой поверхности, несоблюдение которого приводит к снижению качества термообработки. Необходимость использования направляющих для их введения во впадины зубьев ограничивает номенклатуру обрабатываемых колес, поскольку для мелкомодульных зубчатых колес использование таких направляющих может быть вообще не приемлемо.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса закалки и используемого при этом технологического оборудования. Получаемый при этом технический результат заключается в снижении затрат на проведение термообработки зубчатых колес с обеспечением высокого качества термообработки. Расширяются также технологические возможности за счет обработки колес широкого диапазона по размерам и конструкции.

Решение указанной задачи достигается тем, что в способе индукционной закалки зубчатого колеса, включающем последовательный нагрев индуктором локального нагрева зубьев вращающегося зубчатого колеса до заданной температуры и их охлаждение жидкостью, используют индуктор с магнитопроводом, причем ширину рабочей части индуктора выполняют не менее шага зацепления зубчатого колеса по его делительной окружности, а ее длину выполняют равной 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса, при этом рабочую часть индуктора размещают ее серединой на расстоянии 0,3-0,5 мм от поверхности вершины зуба, а продольную ось рабочей части индуктора размещают под углом 15-30° относительно направления зуба.

В частных случаях выполнения способа могут применяться следующие варианты - закалку производят при линейной скорости вращающегося зубчатого колеса, равной 2-8 мм/с, или используют индуктор с удельной мощностью на его рабочей поверхности не менее 5 кВт/см2.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг. 1 показана схема осуществления закалки данным способом,

на фиг. 2 показано сечение индуктора А-А на фиг. 1,

на фиг. 3 показана схема закалки на прямозубом колесе вид сверху,

на фиг. 4 показана схема закалки на косозубом колесе вид сверху.

Способ может быть реализован следующим образом.

Зубчатое колесо 1, подлежащее закалке, устанавливают в устройство вращения (условно не показано) и соответствующим образом закрепляют там. Над колесом 1 устанавливают индуктор 2 с тоководами 4, при этом используют индуктор, снабженный магнитопроводом 5, служащим для концентрации токов на поверхности рабочей части 3 индуктора. Индуктор 2 выполнен таким образом, что его рабочая часть 3 имеет ширину «В» не менее шага зацепления обрабатываемого зубчатого колеса 1 по его делительной окружности, а длина «L» равна 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса 1. Индуктор 2 выставляется вдоль направления зуба серединой своей рабочей части 3 симметрично по центру зубчатого венца обрабатываемого колеса 1 с зазором h=0,3-0,5 мм от поверхности вершины зуба. Указанная длина рабочей части 3 индуктора позволяет осуществлять замыкание токов Фуко на боковых торцевых поверхностях колеса 1, производить быстрый локальный нагрев зуба на его полную высоту и получать при этом мелкозернистую закалочную структуру материала. Указанная величина зазора h определена из условия получения максимального к.п.д. при нагреве зуба.

Для исключения влияния на работу генератора, от которого запитан индуктор, чередующихся при обработке зубьев и впадин колеса 1, т.е. для стабилизации нагрузки генератора, индуктор 2 из указанного выше положения поворачивают (в плоскости его рабочей части 3) относительно зубчатого венца таким образом, что продольная ось 6 рабочей части 3 индуктора устанавливается под углом α=15-30° относительно направления зуба. При этом рабочая часть 3 индуктора кроме зуба, находящегося по центру, одновременно захватывает еще соседние с ним зубья. Таким образом, при обработке колеса площадь поверхности, которая нагревается индуктором 2, практически не меняется, что позволяет стабилизировать нагрузку и создать благоприятные условия для работы генератора индуктора 2.

Угол α=15-30° выбран из условия обеспечения максимально стабильной нагрузки. При уменьшении угла α<15° на нагрузке начинает сказываться чередование зубьев и впадин колеса, а при увеличении α>30° на нагрузке начинает сказываться увеличивающийся зазор между рабочей частью 3 индуктора и соседними зубьями, захватываемыми ею.

После необходимой установки индуктора 2 относительно обрабатываемого колеса 1 включается питание индуктора и осуществляется вращение колеса 1, причем скорость его вращения устанавливается исходя из условий обработки - прогрев зуба на всю высоту, материал колеса, модуль зацепления колеса, его размеры, мощность индуктора и т.п. Так, например, для мелкомодульных колес линейная скорость вращающегося зубчатого колеса может быть порядка 8 мм/с, а для крупномодульных - порядка 2 мм/с. При этом желательно использовать индуктор с удельной мощностью на его рабочей поверхности не менее 5 кВт/см2. При необходимости скорость вращения обрабатываемого колеса может быть скорректирована в процессе обработки.

Таким образом, для проведения закалки осуществляется последовательный локальный нагрев зубьев до заданной температуры, а затем их охлаждение жидкостью любым известным способом (условно не показано). После проведения обработки всех зубьев колеса питание индуктора отключается, а колесо снимается с устройства вращения.

Использование изобретения позволяет упростить процесс закалки зубчатых колес и используемого при этом технологического оборудования. Соответственно снижаются затраты на проведение термообработки и обеспечивается ее высокое качество за счет получения мелкозернистой закалочной структуры материала. Расширяются также технологические возможности, когда индуктором относительно небольшого размера и мощности можно проводить закалку колес широкого диапазона по размерам и конструкции.

1. Способ индукционной закалки зубчатого колеса, включающий последовательный локальный нагрев индуктором зубьев вращающегося зубчатого колеса до заданной температуры и их охлаждение жидкостью, отличающийся тем, что используют индуктор с магнитопроводом, ширина рабочей части которого составляет не менее шага зацепления зубчатого колеса по его делительной окружности, а длина рабочей части равна 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса, при этом середину рабочей части индуктора размещают на расстоянии 0,3-0,5 мм от поверхности вершины зуба, а продольную ось рабочей части индуктора размещают под углом 15-30° относительно направления зуба.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что линейную скорость вращающегося зубчатого колеса устанавливают равной 2-8 мм/с.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют индуктор с удельной мощностью на его рабочей поверхности не менее 5 кВт/см2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Способ термической обработки заготовок под холодную пластическую деформацию, преимущественно для сталей с машин непрерывного литья, предусматривает аустенитизацию при температуре Ас3+(100-150°С), выдержку, охлаждение со скоростью более 20°С/мин до температуры 680-700°С, диффузионное превращение переохлажденного аустенита при различных температурах по схеме 680-660-640-600°С с выдержкой при каждой температуре 60-80 минут с завершением охлаждения на воздухе.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к химико-термической обработке, в частности к цементации, азотированию, нитроцементации поверхностей зубчатых колес и колец из конструкционных, инструментальных и специальных марок сталей.

Изобретение относится к науглероженному стальному элементу, способу его получения и цементируемой стали для него. Науглероженный стальной элемент получают с помощью специальных стадий науглероживания, охлаждения и закаливания.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению шестерней для приводных поездных систем, используемых для передачи высокого крутящего момента.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лазерной термической обработке деталей. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стальных деталей, используемых в качестве конструкционных компонентов машин. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к термической обработке, в частности к цементации с последующей закалкой токами высокой частоты (ТВЧ) при упрочнении рабочей поверхности зубьев деталей из низкоуглеродистой черной и легированной стали.
Изобретение относится к области термомеханической обработки. .

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению стали, предназначенной для изготовления деталей машин, в частности шестерен. .

Изобретение относится к области термической обработки. .

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшения отрывной силы крышки жестяной банки при постоянной толщине её стенки по ослабленной линии крышку для жестяной банки получают из нелегированной или низколегированной листовой стали с содержанием углерода менее 0,1 мас.

Изобретение относится к области металлографии и может быть использовано в описании процессов диффузии, превращений, образования зародышей и роста новой фазы в металлах.
Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к термической обработке. Для повышения производительности обработки, а также твердости с пониженными закалочными напряжениями и деформациями сталь подвергают закалке на мартенсит в пульсирующем воздушном потоке, имеющем частоту до 2300 Гц и звуковое давление до 145 дБ, обеспечивающем скорость охлаждения выше критической скорости закалки, с последующим воздействием на нее пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ при комнатной температуре, за одну операцию без перемещения обрабатываемого изделия.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является обеспечение в листе текстурированной электротехнической стали сниженных потерь в железе и пониженных шумов.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к обработке наводороживанием поверхности стальных изделий, и может быть использовано для подготовки изделий из сталей низкой твердости к эксплуатации после финишной механической обработки.

Изобретение относится к упрочняющей обработке детали из стали с использованием концентрированных потоков энергии. Для повышения ресурса работы деталей машин и механизмов, работающих в условиях многоциклового усталостного разрушения, способ включает получение поверхностных слоев с градиентной многофазной структурой путем импульсно-периодического воздействия на поверхность детали из стали 20X13 сильноточным электронным пучком с энергией электронов 10-30 кэВ в среде аргона с остаточным давлением 0,02-0,03 Па, поглощаемой плотностью энергии 10-30 Дж/см, длительностью импульсов 50-100 мкс и количеством импульсов 1-3.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам защиты стальных заготовок от окисления при нагреве перед обработкой давлением. Способ включает нанесение на поверхности стальных заготовок двухслойного покрытия.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке изделий конструкционных сталей. Для повышения ударной вязкости стали при сохранении высоких значений показателей твердости и прочности стальное изделие закаливают на мартенсит, после чего при комнатной температуре подвергают в течение 10-15 минут воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, которое дополняют воздействием колеблющихся в пульсирующем воздушном потоке металлических пустотелых шариков, размещенных вдоль поверхности обрабатываемого изделия в виде параллельных рядов цепочек, в виде сетки из пересекающихся цепочек шариков или установленных в ячейки проволочной сетки.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ стволов автоматического стрелкового оружия с гальваническим хромовым покрытием включает засыпку во внутренние полости стволов сухого кварцевого песка и установку их в шахтную печь сопротивления, снабженную термоизоляционной перегородкой с двумя тепловыми зонами при температуре в нижней тепловой зоне 150-200°C, выполненной в виде диска с отверстиями для установки стволов при помощи втулок высотой 10-123 мм.

Изобретение относится к способам термообработки пенька стволов автоматического стрелкового оружия, изготовленного методом холодного радиального обжатия, например 6П6М, 6П7К, 6П41 и др.

Настоящее изобретение предлагает текстурированный лист электротехнической стали, обеспечивающий возможность производства энергетически высокоэффективного трансформатора с сердечником из данного листа, обладающего крайне низкими потерями в железе и крайне низким уровнем шума, который может использоваться в различных окружающих условиях. Текстурированный лист электротехнической стали имеет распределение деформаций в областях, где сформированы замыкающие домены, в поперечном сечении листа в направлении прокатки, при этом максимальная деформация растяжения в направлении толщины листа составляет 0,45% или менее, а максимальная деформация растяжения t (%) и максимальная деформация сжатия c (%) в направлении прокатки удовлетворяют следующему уравнению (1): t + 0,06≤ t + c≤0,35. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.
Наверх