книги / Цилиндрические зубчатые колеса

менем с высокой, около 3100°С, температурой, образующимся при горении ацетилена и кислорода при соотношении кислорода и газа 1:1,3. Охлаждение после нагрева производится с помощью душа из воды или эмульсии, а также погружением в масло. Глубина термооб­ работанного слоя при различных показателях процесса составляет 1,3-3,Омм. Преимуществом метода газопламенной закалки является простота и универсальность применяемого оборудования. Основной недостаток — трудность получения оптимальной температуры нагре­ ва без специальных малоинерционных устройств, обеспечивающих автоматическое регулирование температуры.

Наиболее совершенным методом поверхностной закалки являет­ ся закалка с использованием ТВЧ. Изделие при этом помещается в ин­ дукторе, через который пропускается ток высокой частоты от 103 до 106 Гц. Вследствие этого в поверхностных слоях изделия индуктиру­ ются вихревые токи, посредством которых производится быстрый нагрев наружной зоны детали. После нагрева производится охлаж­ дение душем водой или эмульсией. В некоторых случаях нагретое изделие погружается в бак с маслом.

При заданной толщине слоя режим нагрева определяется часто­ той тока, подводимой удельной мощностью и длительностью нагре­ ва. Вследствие высокой скорости нагрева (200-600°С/с) и небольшой продолжительности выдержки при закалке ТВЧ оптимальная темпе­ ратура нагрева на 100-150°С выше, чем при обычной закалке.

В результате закалки ТВЧ значительно повышается твердость, износостойкость и усталостная прочность. Однако в зубчатых ко­ лесах повышение усталостной прочности достигается только в том случае, если применяемый метод закалки обеспечивает обработку поверхности зуба по контуру с обязательной закалкой переходной поверхности у корня зуба, являющейся наиболее опасной зоной в колесе.

Основная масса зубчатых колес, используемых в тяжелонагруженных и высокоскоростных агрегатах, проходит химико-термическую об­ работку. При химико-термической обработке производится измене­ ние химического состава поверхностного слоя изделий в результате диффузии в сталь различных элементов из внешней среды. После насыщения производится закалка и низкий отпуск.

Из множества процессов химико-термической обработки наибо­ лее существенное значение для колес имеют газовая цементация, а также нитроцементация (газовое цианирование).

Цементация — это процесс насыщения поверхности углеродом. В результате последующей термической обработки получают повыше­

ние твердости и износостойкости, а также повышение усталостной прочности и контактной выносливости.

Газовая цементация — производится в шахтных печах и в печах не­ прерывного действия, муфельных и безмуфельных. Газовая смесь получается непосредственно в рабочем пространстве. Температура прогрева 930-950°С. Время выдержки зависит от необходимой глуби­ ны слоя. Например, при глубине слоя 1,0-1,3 мм время выдержки 7- 9 часов в шахтных печах и 8-10 часов в печах непрерывного действия.

Цементация может также производиться в твердом или жидком карбюризаторах. Твердый карбюризатор — это смесь древесного угля или каменноугольного полукокса с углекислыми солями бария и кальция. Температура прогрева 880-980°С (преимущественно 930°С). Время выдержки для получения слоя 0,8-1,2 мм от 6,5 до 10 часов. Жидкий карбюризатор — это смесь расплавленных солей NaCN, ВаС12, NaCl. Температура прогрева 850-950°С. Время выдержки для получения слоя 0,8-1,3 мм от 2 до 4 часов.

Нитроцементация — это процесс одновременного насыщения по­ верхности углеродом и азотом с целью повышения твердости, изно­ состойкости и сопротивления усталости. Процесс происходит в сме­ си цементирующего газа и аммиака при температуре прогрева 820860°С. Время выдержки для получения слоя 0,8-1,0 мм от 4 до 5 часов.

Для зубчатых колес наиболее ответственного назначения приме­ няется другой вид химико-термической обработки — азотирование.

Азотирование — это насыщение поверхности азотом с целью повыше­ ния твердости, износостойкости и предела усталости. Процесс азоти­ рования производится в шахтных печах в среде аммиака. Зубчатые ко­ леса перед азотированием подвергаются, как правило, предварительно­ му улучшению и полной механической обработке. При различных видах азотирования температура прогрева составляет от 480 до 600°С. Аммиак при этой температуре распадается на азот и водород. Азот со­ единяется с некоторыми легирующими элементами, образуя нитриды, имеющие высокую твердость. Длительность процесса для получения глубины слоя 0,4-0,7 мм составляет от 10до 25 часов. Достигаемая твер­ дость поверхности при указанных температурах до HV 600.

Азотированию подвергаются высоколегированные стали с содер­ жанием Cr, Al, Mo, V, W, типа 38ХМЮА, 18Х2Н4ВА.

Применяемые стали и методы химико-термической обработки должны обеспечить соблюдение следующих основных требований:

• Глубина слоя должна быть в пределах 0,25-0,35 от половины толщины зуба при концентрации углерода на поверхности 0,8- 1,0% и при поверхностной твердости HRC 59-63;

териала, вида термической обработки, формы и размера зубчатого колеса.

Деформация и коробление зубчатых колес в процессе их химико­ термической обработки обуславливается целым рядом фактором. Среди них особо следует отметить такие, как температура и время нагрева, длительность насыщения деталей углеродом и азотом, со­ став насыщающей атмосферы, температура закалки, температура за­ калочного масла. Поскольку колебания этих факторов носят случай­ ный характер, то и деформации, вызываемые ими, нестабильны.

Немаловажное влияние на возникновение деформаций оказыва­ ют: укладка деталей на поддонах, состав печных атмосфер, охлажда­ ющая способность закалочных устройств, конструктивные и тепло­ технические особенности печей и агрегатов.

В связи с тем, что термическая или химико-термическая обработ­ ка во многих случаях является заключительным этапом в общем про­ цессе изготовления зубчатых колес, принято считать, что основной причиной нестабильной и повышенной деформации является несо­ вершенство прежде всего этих процессов. Это связано с тем, что на этом этапе технологического процесса изготовления зубчатого коле­ са происходит большая часть общей деформации и именно на этой стадии проявляется ее нестабильность.

Комплект из 8 фрез не рекомендуется применять для колес с мо­ дулем выше 8 мм.

Фрезу для нарезания косозубого колеса выбирают по приведен­ ному числу зубьев Znp , определяемому по формуле

где р — угол наклона зуба нарезаемого колеса; z — число нарезанных зубьев;

кр — коэффициент, определяемый по таблице 10.

Основные размеры дисковых модульных фрез приведены в табл. 11.

Стандартные дисковые модульные фрезы выполняются затылованными. Переточка производится по передней поверхности. Пере­ дний угол у черновых фрез обычно принимают равным 8-10° У чи­ стовых фрез, снимающих небольшую стружку, идут на некоторое ухудшение условий резания и принимают его равным 0° Этим обес­ печивается более высокая точность профиля.

Для повышения производительности, особенно при обработке крупномодульных зубчатых колес, нарезание можно производить набором из двух или трех дисковых модульных фрез по схеме, при­ веденной на рис.36.

Расстояние между фрезами, соответствующее шагу нарезаемого колеса, устанавливается с помощью промежуточных колец.

Дисковые модульные фрезы изготавливают из быстрорежущей стали с твердостью рабочей поверхности HRC 61-64. В целях эконо­ мии быстрорежущей стали применяют сборные дисковые модульные фрезы со вставными ножами (рис.37, табл. 12). Сборные фрезы нор­ мализованы для модулей от 8 до 30мм.

Для чернового нарезания зубьев колес средних и крупных моду­ лей рекомендуется применять