Способ восстановления зубчатыхколес
Сеюз Советских
Сециаектнческих
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ
<111 80021 1 (61) Дополнительное к авт. саид-ву,— (22) Заявлено 200778 (21) 2646115/22-02 с присоединением заявки йо (23) Приоритет
Опубликовано 3001.81, Бюллетень N9 4
Дата опубликования описания 30.0 1.81 (51)M. Кл 3
С 21 0 1/78
Государственимй комитет
СССР яо делам изобретений и открытия (53) НЖ 621. 785. . 79 (088. 8) (72) Авторы изобретения
В.К. Дубовский, О.И. Кузьменков и И.И. Янков 54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Изобретение относится к методам восстановления зубчатых колес, прошедших при изготовлении процесс химико-термической и термической обработки и имеющих наработку 40-50% расчетного ресурса выносливости.
Известен способ восстановления зубчатых колес, по которому в зубьях зубчатых колес в процессе наработки на границе диффузионного слоя и прилегающего к нему материала сердцевины зуба зубчатого колеса происходит зарождение подповерхностных усталостных трещин 11.
Недостаток способа состоит в том, что накопление усталостных напряжений приводит к образованию дефектов, а в дальнейшем и к разрушениям в виде подповерхностных усталостных трещин.
Известен способ восстановления деталей, включающий химико-термическую обработку поверхности или ее пластическое деформирование
Однако этот способ не цозволяет получить требуемую структуру и эксплуатационные свойства.
Известен также способ восстановления зубчатых колес, включающий цементацию и термическую обработку и применяемый для обработки при изготовлении зубчатых колес.
Этот способ также не позволяет восстановить требуемые эксплуатационные свойства зубчатых колес, прошедших определенный ресурс наработки.
Цель изобретения — повышение долговечности зубчатых колес.
ЦеЛь достигается тем, что в известном способе восстановления зубчатых колес, включающем химико-термическую и термическую обработку, перед химико-термической обработкой производят отжиг при 750-900оС и горячую пластическую деформацию, при этом восстановление зубчатых колес повторяют через 40-55% расчетного ресурса выносливости.
При наработке зубчатым колесом
2О 40-50% расчетного ресурса выносливости происходит накопление усталостных напряжений, но они еще не достигают критической величины и не приводят к образованию дефектов. Именно в этот период проводится предложенная последовательность операций.
При проведении отжига снимаются накопленные усталостные напряжения, кроме того, снижается твердость поЗО верхностного слоя зуба (начальная
800211
Образцы деталей, изготовленных на ГАЗе 7500 8000 7800 6500 6900 7200 6600 6800 7400
7180
Образцы деталей, иэготов; ленных на ОТРЗ
6500 5500 6000 6200 5700 6400 6100 6500 5800
6070
Образцы деталей, прошедших предлагаемый процесс
° термомехани.ческой обработки
8300 8000 7800 8400 8100 8000 7600 7900 8200
8030 твердость порядка HRC 58-62). Это создает благоприятные условия: для проведения дальнейшей операции поверхностного пластического деформирования, снижается усилие, необходимое для обкатывания зубьев.
Накопленные усталостные напряжения распределяются в структуре материала и достигают максимума в наиболее благоприятных для образования дефектов направлениях.
Проведение поверхностной пластической деформации нарушает благоприятные для образования дефектов микрообласти, "залечивает" их.
Проведение последующей химико-термической обработки несколько увеличивает глубину диффузионного слоя, тем самым смещается граница диффу" зионный слой — сердцевина в новую зону материала зуба зубчатого колеса.
Проведением закалки с последующим отпуском достигается необходимая твердость поверхностного слоя зубьев зубчатых колес.
Способ осуществляется следующим образом.
Обработке повергают вал-шестерни питч A = 7, число зубьев Z = 17, материал — сталь 40Х. Отжиг производят с помощью ТВЧ мощностью 50 квт в кольцевом индукторе 6-7 с до 890900 С. Затем на этой же установке проводят поверхностный наклеп ножки и впадины между зубьев обкатыванием
Применение предлагаемого способа термомеханической обработки позволит увеличить долговечность вал-шестерни КПП ГАЗ-51 на 30-40%.
Процесс обработки зубчатых колес повторяется при наработке, составляющей 40-55% от расчетной выносливости зубчатого колеса, что соответствует. (для наиболее нагруженнх зубчатым накатником, нагретым до
840-860 С зубчатого венца. Зубчатый накатник имеет питч Р = 7, число зубьев Z = 75, число оборотов детали при обкатывании n = 315 об/мин, время обкатывания "= 60 с, охлаждение детали происходит на воздухе.
ХимиКо-термическая обработка (нитроцементация) производится в шахтной печи в среде триэтанола при 830+10 С
® 100 мин с последующей закалкой в масле и отпуском 200 С, при этом достиО гается твердость HRC 58-62.
Проведены сравнительные испытания на статическую прочность зубьев. вал1 шестерен, изготовленных на Горьковском автомобильном заводе (ГАЗ), Оршанском трактороремонтном заводе (ОТРЗ) по известному процессу и вал шестерен, прошедших предлагаемый процесс термомеханической обработки.
26
Испытания проводят на 10-титонной универсальной разрывной машине
ЕОИ 10/51 в специальном приспособлении. Отбирают по три образца каждо)5 го вида деталей и на каждом зубчатом венце на изгибную прочность испытывают по три зуба. В результате по каждому виду деталей получено по девять показаний величин нагрузок, являющихся предельными и вызывающих излом зуба венца.
Полученные данные сведены в таблицу. зубчатых передач КПП автомобилей) межремонтному пробегу.
Периодичность обработки зубчатых
Щ колес предлагаеьим способом принята на основании результатов испытаний зубчатой пары конечной передачи трактора МТ3-80. Испытаниям подвергают шестерни, изготовленные иэ стали
®5 20ХНР (ГОСТ 4543-61) m = 6,5; 1 13
800211 в паре с сопряженными колесами, из готовленными из стали 20XHP, m
6,5; Z = 69. Термообработка шестерен: цементация на глубину 1,2-1,7 мм, твердость поверхности зубьев НRC 5663, сердцевины зубьев HRC 30-45. Испытания проводят в форсированном режиме. Зубчатую пару нагружают крутящим моментом, равным 250. кг/м. Шестерню М 3 испытывают 122 ч, что.составляет 3 ° 10 циклов. Начало питтии8 га через 1,22 ° 105 циклов. Испытания закончены вследствие прогрессирующего выкрашивания с потерей работоспособности передачи. Шестерню Р 12 испытывают 178 ч, что составляет 4,3". х 10 циклов. Начало образования пит- 15 тинга наблюдалось через 1,61 ° 106 циклов. Испытания прекращают вследствие прогрессирующего выкрашивания и усталостного излома зуба. Шестерню
9 11 испытывают в течение 160 ч, что Щ составляет 3,9- 10 циклов. Начало образования питтинга через 1,02 ° 10 циклов. Испытания прекращены вследствие прогрессирующего выкрашивания и потери работоспособности передачи.
Средняя долговечность шестерен по результатам испытаний
Ь + Н2 + НЗ
3 (3 + + 4,3) ° 10
3,4 ° 10 цикл.
Формула изобретения
"п + Na +
3 (1,22 + 1,6 + 1 02) ° 10
1. Костецкий Б.Н. Поверхностная прочность материалов при трении, Киев, "Наукова *умка", 1976.
2. Упрочнение и восстановление деталей металлургического оборудования. Экспресс-информация, серия 17, вып. 4, 1976
3. Шубин Р.П. и др. Нитроцементация деталей машин. М., "Машинострое45 ние", 1975,. с. 128-155.
Составитель Р. Клыкова
Техред И.. Асталош Корректор .Е. Папп
Редактор И. Ковальчук
Тираж 629, Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 10318/26
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Среднее число циклов до начала появления питтинга
1,26 10 цикл.
Наработка до.появления питтинга составляет
1,26 10
Р = — ф - ; ъ 40%
I от общей наработки в условиях ускоренных испытаний и при коэффициенте концентрации нагрузки, составляющем
9 =, 1,14. Для нормальных условий эксплуатации, исходя из вышеизложенного, наработка до зарождения питтинга составит
Р5К40е114 ° 12=547% где К вЂ” коэффициент, учитывающий форсированный режим испытаний.
Таким образом, периодичность повторной обработки зубчатых колес предлагаемым способом составляет 40-.
55% от расчетной выносливости зубчатого колеса.
1. Способ восстановления зубчатых колес, включающий химико-термическую и термическую обработку, о т л и —, ч а ю шийся тем, что, с целью повыаения их долговечности, перед химико-термической обработкой производят отжиг при 750-900оС и горячую пластическую деформацию.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что восстановление зубчатых колес повторяют через 4055% расчетного ресурса выносливости.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
