SU1748912A1

SU1748912A1 - Способ изготовлени зубчатых колес из высокопрочного чугуна

Info

Publication number: SU1748912A1
Application number: SU904832677A
Authority: SU
Inventors: Лариса Романовна Дудецкая; Артур Игоревич Покровский; Валерий Андреевич Тиманюк; Семен Наумович Леках; Николай Иванович Бестужев
Original assignee: Физико-технический институт АН БССР
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Область применени : изготовление зубчатых колес. Сущность изобретени : получают литые цилиндрические заготовки. Производ т пластическое формообразование зуба путем гор чего деформировани с заданной степенью деформации у основани и вершины зуба. Осуществл ют изотермическую закалку изделий на бейнитно- аустенитную структуру 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к способам изготовлени зубчатых колес.

Известны способы изготовлени зубчатых колес из высокопрочного чугуна, включающие получение литой заготовки, механическую обработку и упрочнение путем термической или химико-термической обработки,

Прототипом изобретени вл етс способ изготовлени зубчатых колес из высокопрочного чугуна, включающий получение литой заготовки, механическую обработку и изотермическую закалку на бейнитную структуру. Недостатками такого способа вл ютс невысокие значени усталостной прочности чугуна, что снижает качество изделий , а также медленное протекание бей- нитного превращени при изотермической закалке, что снижает производительность труда.

Цель изобретени - повышение качества изделий производительности процесса за счет повышение усталостной прочности и сокращени цикла изотермической закалки.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе изготовлени зубчатых

колес из высокопрочного чугуна, включающем получение литой заготовки, механическую обработку и изотермическую закалку, перед последней производ т формообразование зуба путем гор чего пластического деформировани , при степени деформации 0,7-0,8 у его основани и 0,4-0,5 у вершины. Усталостна прочность зубчатых колес из высокопрочного чугуна определ етс сочетанием высокой прочности и достаточно высокой в зкости. Эти показатели св заны с соотношением в структуре изделий бейнита и остаточного аустенита, а также с характером напр женного состо ни в зоне, прилегающей к профилю зуба. Исследовани показывают, что дл обеспечени высокой усталостной прочности зубчатого колеса необходимо , чтобы количество аустенита в наиболее опасных сечени х зуба (у его основани ) было несколько выше, чем в менее опасных (у вершины зуба). В то же врем при проведении изотермической закалки литых зубчатых колес по известному способу распределение остаточного аустенита по сечению зуба не регламентируетс и не соответствует оптимальным показател м. Длительный инкубационный период в инСО

С

VJ

со О

ю

тервале бейнитного превращени удлин ет цикл термической обработки. Измен в определенном соотношении степень деформации , можно обеспечить регламентированное содержание остаточного аустенита в различных част х издели и таким образом повысить усталостную прочность зубчатых колес. Последн может быть также повышена за счет устранени при деформации литейных дефектов, повышени плотности металла и создани определенной текстуры по профилю зуба. При дефор мации зубчатого венца у основани зуба из-за значительного обжати , которое должно находитс в пределах 0,7-0,8, наблюдаетс текстурированность чугуна, обусловленна выт гиванием включений графита и волокон металлической матрицы вдоль впадины зуба.

Текстура деформации у основани зуба показана на чертеже.

При деформации происходит дополнительное насыщение твердого раствора углеродом , привод щее при последующей изотермической закалке к стабилизации аустенита в указанной зоне на уровне 25- 30% В то же врем у вершины зуба, где обеспечиваетс степень деформации на уровне 0,4-0,5, количество остаточного аустенита составл ет 10-15% Слабо деформированные включени графита, распо- лагающиес вдоль эвольвенты зуба, обеспечивают высокие антифрикционные свойства чугуна. Достигнутое соотношение степени текстурированности материала и структурных составл ющих по высоте зуба обеспечивают повышение усталостной прочности материала зубчатых колес и их эксплуатационной стойкости При степен х деформации, превышающих указанные выше пределы резко возрастают энергозатраты процесса деформации и по вл етс опасность нарушени сплошности материала . При меньших степен х деформации снижаютс эксплуатационные показатели зубчатых колес из-за несоблюдени регламентированной структуры. Активизаци диффузии атомов углерода, вызванна пластической деформацией, приводит к сокращению инкубационного периода распада аустенита при изотермической закалке и значительно сокращаетс продолжительность термической обработки

Пример. Высокопрочный чугун состава , мае. %: : углерод 3,5-3,8; кремний 1,8-2,0; марганец до 0,4; хром до 0,1; сера до 0,02; фосфор до 0,09; молибден 0,28-0,32 выплавл етс в индукционной печи по известной технологии Из отливок вытачивают цилиндрические заготовки диаметром 30 и высотой 80 мм. После индукционного нагрева до 950 ± 20°С заготовки деформируют на кривошипно-шатунном прессе усилием 630

тс. в закрытом штампе методом точной штамповки, Заданное соотношение степеней деформации по высоте зуба шестерни достигаетс расчетом размеров заготовки и количеством штамповочных переходов. Охлаждение изделий после деформации производитс в со л ной ванне с 350°С. Продолжительность изотермической выдержки при проведении экспериментов 1,2 и 4 ч. С учетом того, что степень деформации

в зубе на диаметре Dx примерно одинакова дл всех точек, лежащих на этом диаметре, степень обжати в различных сечени х зуба определ ют расчетным путем по известной формуле

Ј

озаг Su

где Ззаг - площадь сечени заготовки;

Зшест - площадь сечени шестерни, ограниченна текущим диаметром Dx,

Параллельно изготавливают зубчатые колеса по способу прототипу с заливкой чугуна указанного выше состава в песчаноглинистые формы с последующей механической обработкой зуба и изотермической закалкой на бейнит. Продолжительность инкубационного периода и количество остаточного аустенита в структуре определ ют по данным микроструктурного и рентгеноструктурного анализа

образцов, вырезанных из опытных деталей. Испытани на усталость провод т по ГОСТу 25,502-79 на образцах литых и деформированных с заданным обжатием, Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позвол ет в 2 раза снизить продолжительность термической обработки и одновременно увеличить на 30-40% усталостную прочность чугуна, Кроме того,

уменьшаютс величины припусков на механическую обработку и улучшаютс услови труда при получении заготовок.

50

Claims

Формула изобретени

Способ изготовлени зубчатых колес из высокопрочного чугуна, включающий получение литых заготовок, механическую обработку и изотермическую закалку, о т л и - чающийс тем, что, с целью повышени качества изделий и производительности процесса за счет повышени усталостной прочности и сокращени цикла изотермической закалки, перед последней производ т

формообразование зуба путем гор чего пластического деформировани при степени деформации 0,7-0,8 у его основани и 0,4-0,5 у вершины.

Пуансон

Локобка MiecmepHU

Матрица

Выталкибатель