CS252796B1

CS252796B1 - A method of surface curing of gear wheels, in particular plate wheels

Info

Publication number: CS252796B1
Application number: CS861103A
Authority: CS
Inventors: Josef Bystricky; Jan Frana; Frantisek Sledr
Original assignee: Josef Bystricky; Jan Frana; Frantisek Sledr
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS110386A1

Abstract

Účelem řešeni je omezit vznik deformací a objemových změn při povrchovém tvrzení ozubených kol na minimum. Podstata řešení spočívá v tom, že nacementované ozubené kolo se po místním ohřevu zubů na kalicí teplotu ochlazuje rychlostí 0,25 až 0,55 °C.sec do teploty 730 až 640 °C, dále pak rychlostí 2,75 až 4,15 °C.sec 1 do teploty 250 °C, s dochlazením rychlostí 0,08 až 0,20 °C.sec_l do teploty 80 °CThe purpose of the solution is to limit the occurrence of deformations and volume changes during surface hardening of gears to a minimum. The essence of the solution is that the cemented gear, after local heating of the teeth to the hardening temperature, is cooled at a rate of 0.25 to 0.55 °C.sec to a temperature of 730 to 640 °C, then at a rate of 2.75 to 4.15 °C.sec 1 to a temperature of 250 °C, with post-cooling at a rate of 0.08 to 0.20 °C.sec_l to a temperature of 80 °C

Description

(54)(54)

Způsob povrchového tvrzení ozubených kol, zejména talířovýchMethod of surface hardening of gears, especially disc wheels

Účelem řešeni je omezit vznik deformací a objemových změn při povrchovém tvrzení ozubených kol na minimum. Podstata řešení spočívá v tom, že nacementované ozubené kolo se po místním ohřevu zubů na kalicí teplotu ochlazuje rychlostí 0,25 až 0,55 °C.sec do teploty 730 až 640 °C, dále pak rychlostí 2,75 až 4,15 °C.sec 1 do teploty 250 °C, s dochlazením rychlostí 0,08 až 0,20 °C.sec^_l do teploty 80 °C.The purpose of the solution is to minimize the occurrence of deformations and volume changes during surface hardening of the gears. The principle of the solution lies in the fact that the cemented gear is cooled after the local heating of the teeth to the quenching temperature at a rate of 0.25 to 0.55 ° C.sec to a temperature of 730 to 640 ° C, then at a rate of 2.75 to 4.15 ° C.sec 1 to 250 ° C, dochlazením rate of from 0.08 to 0.20 l ^_ C.sec ° to 80 ° C.

252 796252 796

Vynález se týká způsobu povrchového tvrzení ozubených kol, zejména talířových.The invention relates to a method for surface hardening of gears, in particular disc wheels.

Až dosud se ozubená kola, například talířová, k zajištění vysoké únosnosti povrchově ztvrzují cementováním a kalením, nebo nitridováním, povrchovým, popřípadě objemovým kalením.Heretofore, to ensure a high load-bearing capacity, gears, for example disc wheels, have been surface hardened by cementing and quenching, or by nitriding, surface or volume quenching.

Hlavním nedostatkem cementování a kalení jsou deformace, které v průběhu procesu vznikají a nedají se třískovým opracováním zubů odstranit. Dochází k nesprávnému sezení zubů, které se projevuje zvýšeným hlukem a vibracemi převodu. Výsledkem je'poškození zubů jejich předčasným vylomením. Nedostatkem nitridování je nízké dovolené kontaktní namáhání, neumožňující proces aplikovat u talířových kol větších modulů, přenášejících velké kroutící momenty. Povrchové kalení talířových ozubených kol je možné aplikovat jen v případech, nejedná-li se o provoz s dynamických zatěžováním. Jinak je nebezpečí vážných havarií v důsledku vylamování zubů, které jsou zakaleny v celém objemu až pod patní kružnici. Objemové kalení talířových ozubených kol je možné aplikovat jen v případech provozu bez rázů a přetěžování. Objemové kalení talířových ozubených kol je podmíněno použitím speciálních vysocelegovaných ocelí s dobrou kalitelností a prokalitelností. Další nevýhodou jsou deformace při kalení a nízké plastické vlastnosti plně prokalených zubů.The main drawbacks of cementing and hardening are deformations that arise during the process and cannot be removed by chipping the teeth. There is a misalignment of the teeth resulting in increased transmission noise and vibration. As a result, the teeth are damaged by premature breakage. A shortcoming of nitriding is the low permissible contact stress, which does not allow the process to apply larger torque transmitting modules to the disc wheels. Surface hardening of the ring gears can only be applied in cases where it is not a dynamic load operation. Otherwise, there is a risk of serious accidents due to teeth being broken out all over the volume up to the heel circle. Volumetric hardening of the ring gears can only be applied in non-impact and overload operations. Volumetric hardening of disc gears is conditioned by the use of special high-alloy steels with good hardenability and hardenability. Further disadvantages are deformations during hardening and low plastic properties of fully hardened teeth.

Nevýhody dosavadních způsobů ztvrzování ozubených kol odstraňuje způsob povrchového tvrzení ozubených kol, zejména talířových, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nacementované ozubené kolo se po místním ohřevu zubů na kalicí teplotu ochlazuje rychlostí 0,25 až O,55°C.sec“^ do teploty 730 až 640°C, dále pak rychlostí 2,75 až 4,15°C.sec“^ do teploty 250°C, s dochlazením rychlostí 0,08 až 0,20°C.sec“'¹' do teploty 80°C.Disadvantages of the prior art gear-hardening methods are eliminated by the surface hardening method of gear-wheels in particular according to the invention, which is based on the fact that the cemented gear is cooled after local heating of the teeth to a quenching temperature at a rate of 0.25 to 0.55 ° C.sec To a temperature of 730 to 640 ° C, followed by a rate of 2.75 to 4.15 ° C.sec "^ to a temperature of 250 ° C, with a cooling rate of 0.08 to 0.20 ° C.sec"' ¹ ' up to 80 ° C.

Hlavní předností způsobu povrchového tvrzení ozubených kol podle vynálezu je vznik pouze minimálních deformací a objemových změn, kterým je celá technologie podřízena.The main advantage of the method of surface hardening of gears according to the invention is the occurrence of only minimal deformations and volume changes, to which the whole technology is subjected.

- 2 282 796- 2 282 796

Mezi další přednosti patří vysoká povrchová tvrdost nacementované a zakalené vrstvy, vysoká pevnost základního materiálu a jeho dobré plastické vlastnosti.Other advantages include high surface hardness of cemented and hardened layers, high strength of the base material and its good plastic properties.

Způsob povrchového tvrzení podle vynálezu byl uplatněn u talířového kola o největším průměru 940 mm, modulu 14,226 mm, šířce 150 mm, zhotoveného z chromniklmolybdenové oceli, o hmotnosti 460 kg. Cementování talířového kola se provede v šachtové cementační peci. Cementuje se pří teplotě 900°C, prodleva na teplotě 14 až 18 hodin, hloubka nauhličené vrstvy 1,5 až 1,8 mm. Po vychlazení z cementaSní teploty následuje žíhání’ na měkko při teplotě 640 až 660°C, prodleva 8 hodin. Po třískovém odstranění cementační vrstvy z nefunkčních ploch a zhotovení závitových otvorů se provede kalení. Před kalením se talířové kolo spojí s podložkou šrouby a za rotace'se pomocí hořáků lokálně ohřejí zuby až do oblasti patní kružnice. Po dosažení kalicí teploty, tj.The surface hardening method according to the invention has been applied to a disk wheel with a maximum diameter of 940 mm, a module of 14.226 mm, a width of 150 mm, made of chromium-molybdenum steel, weighing 460 kg. The hardening of the ring wheel is carried out in a shaft cementation furnace. It is cemented at 900 ° C, residence time at 14 to 18 hours, carburized layer depth of 1.5 to 1.8 mm. After cooling from the cementing temperature, it is followed by soft annealing at a temperature of 640 to 660 ° C, a delay of 8 hours. Hardening is carried out after chipping of the cementation layer from non-functional surfaces and tapping holes. Prior to quenching, the ring wheel is bolted to the washer and rotated to heat the teeth locally to the heel circle area by means of burners. Upon reaching the quenching temperature, i.

810 až 840°C se talířové kolo ochladí na klidném vzduchu do teploty zubů 680°C, pak následuje intenzivní ochlazení vodní mlhou až do teploty povrchu zubů 250°C, tj. počátku martenzitické přeměny nauhličené vrstvy. Při této teplotě je ochlazování vodní mlhou přerušeno a následuje ochlazování tlakovým vzduchem až do teploty 80°C. Operace popouštění se provede při teplotě 200°C s prodlevou 8 hodin. Povrchová tvrdost boků i paty ozubeného kola se pohybuje v rozmezí 56 až 60 HRc, při hloubce vrstvy 1,5 mm, mez pevnosti základního materiálu zubu je minimálně 1050 MPa, mez kluzu810 to 840 ° C, the ring wheel is cooled in still air to a tooth temperature of 680 ° C, followed by intense cooling with water mist up to a tooth surface temperature of 250 ° C, ie the onset of martensitic conversion of the carburized layer. At this temperature, water-jet cooling is interrupted, followed by cooling with compressed air up to 80 ° C. The tempering operation is performed at a temperature of 200 ° C with a delay of 8 hours. The surface hardness of the sides and the base of the gear wheel ranges from 56 to 60 HRc, at a layer depth of 1.5 mm, the breaking strength of the basic tooth material is at least 1050 MPa, the yield strength

800 MPa, tažnost minimálně 15 %» kontrakce 40 %, nejmenší vrubová —2 houževnatost 80 J.cm . Hodnoty dovolené trvalé pevnosti v ohybu a otlačení jsou na úrovni cementovaného a kaleného ozubeného kola. Největší házivost je v radiálním směru 0,03 mm. V axiálním směru do 0,05 mm.800 MPa, elongation at least 15% »contraction 40%, smallest notched —2 toughness 80 J.cm. The values of permissible permanent bending and indentation strength are at the level of cemented and hardened gear. The greatest runout in the radial direction is 0.03 mm. In axial direction up to 0.05 mm.

Způsob povrchového tvrzení ozubených kol podle vynálezu lze využít i pro oceli k povrchovému a objemovému kalení,The surface hardening method of the gears according to the invention can also be used for surface hardening and bulk hardening steels,

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method of surface hardening of gears, especially disc wheels, characterized in that the cemented gear is cooled after local heating of the teeth to the quenching temperature at a rate of 0.25 to 0.55 ° C.sec ^- ¹ to 730 to 64 ° C, further then at a rate of 2.75 to 4.15 ° C.sec ^-1 to a temperature of 250 ° C, with a cooling rate of 0.08 to 0.20 ° C.sec ^-1 to a temperature of 80 ° C.