RU2170273C1

RU2170273C1 - Method of heat treatment of teeth of gear-type clutch member and inductor for realization of this method

Info

Publication number: RU2170273C1
Application number: RU2000112154/02A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Ревин; В.М. Андреев; В.В. Филиппов; В.И. Васильев; Г.М. Шелеметев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Чебоксарский завод промышленных тракторов"
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; heat treatment of thin-walled gear-type clutch members having varying section which are made from complex alloyed steels. SUBSTANCE: after chemical thermal treatment of article which consists in low-temperature carbonitriding, it is subjected to high-frequency current hardening to depth of 1 to 3 mm; subjected high-frequency current hardening are teeth faces with starting chamfer only. The following hardening modes are recommended: heating temperature, 880 to 900 C; heating time, 2 to 3 s; cooling time, 1.5 to 2.5 s; cooling medium, water and inductor fed from vacuum-tube oscillator; shape of active turn has form of loop embracing tooth face in such way that only face of tooth with starting chamfer gets in heating zone and 70 to 80% of tooth volume remain unhardened. EFFECT: possibility of control of depth and shape of hardened layer, thus excluding warpage and damage to teeth in operation. 3 cl, 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способу термообработки тонкостенных зубчатых полумуфт переменного сечения из сложнолегированных сталей. The invention relates to mechanical engineering, and in particular to a method for heat treatment of thin-walled gear half-couplings of variable section from complex alloyed steels.

Известен способ упрочнения зубьев шестерен, включающий нормализацию, зубодолбление, цементацию, закалку в штампе с последующей рихтовкой, выполненный по стандартным режимам (С.Н.Калашников и др. Производство зубчатых колес: Справочник, М., Машиностроение, с.464,1990). There is a method of hardening the gear teeth, including normalization, gear grinding, cementation, quenching in a stamp followed by straightening, made according to standard modes (S. N. Kalashnikov and others. Production of gear wheels: Handbook, M., Engineering, p.464.1990) .

Известен индуктор-спрейер для закалки шестерен, содержащий повторяющий контур зубчатого венца индуктирующий провод, на внутренней поверхности которого выполнены отверстия, отличающийся тем, что позубные впадины провода имеют глубину 1,23...1,35 высоты зуба и шестерни, а их основания выполнены в виде цилиндра радиусом, равным 0,33...0,45 высоты зуба (а.с. СССР N 808543, МПК С 21 D 1/06, С 21 D 9/32, Бюллетень N 8, 1981 г.). Known inductor-sprayer for hardening gears, containing a repeating contour of the ring gear induction wire, on the inner surface of which holes are made, characterized in that the tooth cavities of the wire have a depth of 1.23 ... 1.35 of the height of the tooth and gear, and their bases are made in the form of a cylinder with a radius equal to 0.33 ... 0.45 of the tooth height (AS USSR N 808543, IPC C 21 D 1/06, C 21 D 9/32, Bulletin N 8, 1981).

Недостатком данного способа является повышенное коробление зубчатого венца и нестабильная поверхностная твердость, что увеличивает износ деталей. The disadvantage of this method is the increased warpage of the ring gear and unstable surface hardness, which increases the wear of parts.

Недостатком данного индуктора-спрейера является деформация элементов зуба и тонкостенных элементов шестерни, сквозное прокаливание, вызывающее повышенную хрупкость, невозможность регулирования параметров закалки зуба, невозможность использования индуктора при закалке шестерен с внутренним зацеплением. The disadvantage of this inductor-sprayer is the deformation of tooth elements and thin-walled gear elements, through calcination, which causes increased brittleness, the inability to control the parameters of tooth hardening, the inability to use an inductor when hardening gears with internal gearing.

Наиболее близким аналогом к изобретению на способ является известный способ термической обработки тонкостенных зубчатых полумуфт, включающий химико-термическую обработку, например нитроцементацию или цианирование на глубину до 0,3 мм, поверхностную закалку с нагрева токами высокой частоты на глубину до 3 мм (см. SU 206616, МПК 7 C 21 D 9/32, 06.1 1.1968). The closest analogue to the invention for the method is the known method of heat treatment of thin-walled gear half-couplings, including chemical-thermal treatment, for example nitrocarburizing or cyanidation to a depth of 0.3 mm, surface hardening with heating by high-frequency currents to a depth of 3 mm (see SU 206616, IPC 7 C 21 D 9/32, 06.1 1.1968).

Наиболее близким аналогом к изобретению на устройство является известный способ, в котором раскрыто устройство для термической обработки тонкостенных зубчатых полумуфт, содержащее токопроводящие шины, петлевой индуктор с индуктирующим проводом и спрейер (см. SU 1740456 A1, МПК 7 C 21 D 9/32, 15.06.1992). The closest analogue to the invention for the device is a known method in which a device for heat treatment of thin-walled gear half-couplings is disclosed, comprising conductive busbars, a loop inductor with an induction wire and a sprayer (see SU 1740456 A1, IPC 7 C 21 D 9/32, 15.06 .1992).

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении долговечности и надежности зубчатых полумуфт, то есть повышение ресурса в 2-3 раза. The technical result to which the invention is directed is to increase the durability and reliability of gear half-couplings, that is, increase the life by 2–3 times.

Для достижения технического результата в известном способе термической обработки тонкостенных зубчатых полумуфт, включающем химико-термическую обработку поверхностного слоя, последующую поверхностную закалку с нагрева токами высокой частоты на глубину до 3 мм, закалке подвергают торцы зубьев с заходной фаской. To achieve a technical result in the known method of heat treatment of thin-walled gear half-couplings, including chemical-thermal treatment of the surface layer, subsequent surface hardening with heating by high-frequency currents to a depth of 3 mm, the ends of the teeth with a chamfer are subjected to hardening.

В известном устройстве для термической обработки тонкостенных зубчатых полумуфт, содержащем токоподводящие шины, петлевой индуктор с индуктирующим проводом и спрейер, петля индуктирующего провода имеет форму охватывающую торец зуба с заходной фаской, а спрейер укреплен на одной из токоведущих шин. In the known device for the heat treatment of thin-walled gear half-couplings containing current-carrying tires, a loop inductor with an induction wire and a sprayer, the loop of the induction wire has the form of covering the tooth end face with a lead-in chamfer, and the sprayer is mounted on one of the current-carrying tires.

Пример осуществления способа
Тонкостенные зубчатые полумуфты переменного сечения, изготовленные из сложнолегированной улучшенной стали, подвергают химико-термической обработке, например низкотемпературной нитроцементации при температуре 560...580^oC на глубину слоя 0,3...0,8 мм с твердостью HV≥550, твердостью сердцевины 22.. . 30 HRC_Э. Затем торцы зубьев с заходной фаской полумуфт подвергают закалке токами высокой частоты на глубину 1...3 мм с твердостью на поверхности HRC_Э 52...60 и твердостью на глубине 4 мм от вершины зуба 30...45 HRC_Э, что достигается режимами закалки и конструкцией индуктора, и исключает сквозное прокаливание зуба, после чего проводится низкотемпературный отпуск при температуре 180...250^oC.An example of the method
Thin-walled gear half-couplings of variable section, made of complex alloyed improved steel, are subjected to chemical-thermal treatment, for example, low-temperature nitrocarburizing at a temperature of 560 ... 580 ^o C to a layer depth of 0.3 ... 0.8 mm with a hardness of HV≥550, hardness cores 22 ... 30 HRC _E. Then the ends of the teeth with the input chamfer of the coupling halves are subjected to quenching with high frequency currents to a depth of 1 ... 3 mm with a hardness on the surface of HRC _E 52 ... 60 and a hardness at a depth of 4 mm from the top of the tooth 30 ... 45 HRC _E , which is achieved modes of hardening and the design of the inductor, and eliminates through annealing of the tooth, after which low-temperature tempering is carried out at a temperature of 180 ... 250 ^o C.

Закалке токами высокой частоты на глубину 1...3 мм подвергают только торцы зубьев с заходной фаской. Для этого используется индуктор, форма активного витка которого выполнена в виде петли, охватывающей торец зуба. Only the ends of the teeth with a chamfer are subjected to hardening by high-frequency currents to a depth of 1 ... 3 mm. For this, an inductor is used, the shape of the active turn of which is made in the form of a loop covering the end of the tooth.

Питание индуктора осуществляется от лампового генератора типа ВЧГ2-100/0, 66 кГц. The inductor is powered by a tube generator of the type VChG2-100 / 0, 66 kHz.

Режимы закалки:
- температура нагрева - 880...900^oC;
- время нагрева - 2...3 с;
- время охлаждения - 1,5...2,5 с;
- охлаждающая среда - вода
Предлагаемый индуктор позволяет производить закалку токами высокой частоты торцов зубьев с заходной фаской поэлементно один зуб за другим, ограничиваясь нагревом только рабочей поверхности и оставляя 70...80% объема зуба незакаленным, регулировать глубину и форму закаленного слоя, что исключает коробление и поломку зубьев в эксплуатации. Кроме этого, индуктор позволяет осуществлять термообработку шестерен наружного и внутреннего зацепления.Hardening Modes:
- heating temperature - 880 ... 900 ^o C;
- heating time - 2 ... 3 s;
- cooling time - 1.5 ... 2.5 s;
- cooling medium - water
The proposed inductor allows hardening by currents of high frequency of the ends of the teeth with a lead-in facet, one tooth after another, limiting itself to heating only the working surface and leaving 70 ... 80% of the tooth volume unhardened, to adjust the depth and shape of the hardened layer, which excludes warping and breakage of teeth in operation. In addition, the inductor allows heat treatment of gears of external and internal gearing.

На фиг. 1 изображено устройство. In FIG. 1 shows a device.

На фиг.2 - вид сверху. Figure 2 is a top view.

На фиг. 3 показан разрез А-А, где обозначена зона распределения закаленного слоя 7. In FIG. 3 shows a section AA, where the distribution zone of the hardened layer 7 is indicated.

Индуктор содержит индуктирующий виток 1, выполненный из медной трубки диаметром 4 мм в виде петли, охватывающей торец закаливаемого зуба 2 полумуфты (шестерни) 3, причем форма петли выполнена таким образом, чтобы зазор между индуктором и закаливаемой поверхностью составлял 1...1,5 мм и в зону нагрева попадала бы только торцевая часть зуба с заходной фаской, токоподводящих шин 4, штуцера 5 подачи воды для охлаждения, а также спрейера 6, который крепится к одной из токоподводящих шин и служит для подачи закалочной воды непосредственно в зону нагрева 7 при достижении температуры закалки. The inductor contains an induction coil 1 made of a copper tube with a diameter of 4 mm in the form of a loop covering the end face of the hardened tooth 2 of the half coupling (gear) 3, and the shape of the loop is made so that the gap between the inductor and the hardened surface is 1 ... 1.5 mm and only the end part of the tooth with a chamfer, current-carrying tires 4, nozzle 5 for supplying water for cooling, and also a sprayer 6, which is attached to one of the current-carrying tires and serves to supply quenching water directly to the heating zone, would get into the heating zone 7, when the tempering temperature.

Claims

1. The method of heat treatment of thin-walled gear half-couplings, including chemical-thermal treatment of the surface layer, subsequent surface hardening with heating by high frequency currents to a depth of 3 mm, characterized in that the ends of the teeth are hardened with a lead-in bevel.

2. A device for heat treatment of thin-walled gear half-couplings containing current-carrying tires, a loop inductor with an induction wire and a sprayer, characterized in that the loop of the induction wire has a shape that encompasses the tooth end face with a lead-in chamfer, and the sprayer is mounted on one of the current-carrying tires.