SU964013A1 - Способ поверхностной термомеханической обработки металлических изделий - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области машиностроени  и может быть использовано при поверхностном термомеханическом упрочнении мелкомодульных зубчатых колес волновых редукторов.

Известен способ гор чего накатывани  зубьев и термомеханического, упрочнейи  при гор чем накатывании зубьев -Xl .

способ требует применени  мощных станов дл  прокатки зубьев, не обеспечивает, достаточно высокой точности зубчатых колес и не может использоватьс  дл  изготовлени  гибких зубчатых колес.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ поверхностей термомеханической обработки металлических изделий, обеспечивающий снижение усилий деформации при достаточно большой глубине упрочнени , включающий нагрев до температуры аустенизации, обкатку роликом,вибрирующим -с частотой 20-30 Гц, с амплитудой , не превышающей глубины лунки контакта издели  с роликом, и охлаждение 2.

Но при этом способе возможно,совмещение формообразовани  и упрочнени  поверхностей вращени  несложной формы типа ручьев, канавок. При обра-i ботке гибких зубчатых колес, имеющих как правило, тонкую стенку и мелкий модуль, не обеспечиваетс  требуемой точности ни по шагу, ни по высоте зубьев, а при последующем охлаждении (закалке) происходит коробление, что также снижает точность.

10

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и долговечности изделий.

Цель достигаетс  тем, что по пред .лагаемому способу поверхностной тер момеханической обработки металлических изделий, преимущественно гибких зубчатых колес, включающему нагрев до температуры аустенизации, обкатку вибрирующим в радиальном направле20 нии роликом и охлаждение, нагрев производ т на глубину, равную высоте зуба и толщине стенки. колеса, после нагрева перед обкаткой роликом на глубину нагретого сло  провод т предва25 рительное накатывание зубьев этим же роликом при статических нагрузках,а в процессе охлаждени  колеса осущесдвл ют калибровку зубьев роликом при статических нагру ках со сте

30 ленью деформации 1-3%. При этом предварительное накатывание зубьев провод т до формообразовани  1/3 высоты зуба, обкатку и калибровку производ т зубчатым роликом , а окончательную обкатку осущест вл ют с амплитудой вибраций, не пре|Вышающей 2/3 высоты зуба, Применение глубинного нагрева токами высокой частоты св зано с необходимостью прогрева с поверхности до температуры аустенизации на глубину равную высоте зуба и толщине стенки колеса, что обеспечивает их закалку при последующем охлаждении. Ограничени  по глубине нагрева св заны так же с тем, что при увеличении глубины затрудн етс  последующа  механическа  обработка внутреннего диаметра колеса. Предварительное накатывание зубье зубчатым роликом-накатником при статических нагрузках позвол ет производить плавное и постепенное зацепле ние ролика-накатника с поверхностью обрабатываемого издели , например, через эталонное колесо, что обеспечивает точность по шагу при окончательном формообразовании поскольку обкатка вибрирующим роликом-накатником осуществл етс  по предварительно накатанным зубь м. Предварительное накатывание до формообразовани  1/3 высоты зуба св зано с ограничением допустимых статических нагрузок: при накатывании до формообразовани  свыше 1/3 высоты зуба статические на:грузкй достигают таких значений, при которых происходит потер  формы вследствие тонкостенности гибких колес, резко понижаетс  точность обработки. Окончательное накатывание зубьев обкаткой вибрирующим зубчатым роликом-накатником на глубину нагретого сло  обеспечивает упрочнение не толь ко зубьев, но и стенки колеса. Ограничение по амплитуде вибраций ролика-накатника , не превькиающей 2/3 выты , св зано с необходимостью обеспечени  точности по высоте зубьев в процессе окончательного накатывани  . Осуществление калибровки зубьев тем же зубчатым роликом-накатником при статических нагрузках в процессе охлаждени  колеса исключает коробление , обеспечени  тем самым точность профил . Статические нагрузки выбира ютс  из услови  обеспечени  степени деформации 1-3%, при этом меньшее значение степени деформации беретс  дл  колес малых размеров, а большее дл  колес крупных размеров. Уменьшение степени деформации менее 1% не исключает полностью короблени , а увеличение сверх 3% - резко увеличивавт веро тность хрупкого разрушени  закаленных зубьев колес. Кроме того при увеличении степени деформации происходит уменьшение размеров, что крайне нежелательно с точки зрени  обеспечени  точности. Поверхностной термомеханической обработке подвергали заготовки кольца из стали 40Х ( шириной 15 мм, наружным диаметром 120 мм и толщиной . стенки б мм дл  получени  гибких зубчатых колес со следующими характеристиками: Модуль Высота зуба И} 2,2 мм Число зубьев Z. 120 Толщина стенки jj 1 мм Глубинный нагрев токами высокой частоты до, температуры аустенизации производили от лампового генератора ЛЗ-67В секторньш индуктором на глубину 3,2-3,5 мм, что контролировалось по торцовой поверхности заготовки колеса оптическим пирометром ОППИР-Ь17. Предварительное накатывание зубьев зубчатым роликом-накатником , профиль которого соответствовал профилю гибкого колеса, проводили на глубину 0,70-0,75 мм, что достигалось при предельно-допустимой статической нагрузке 800 кГс Окончательное накатывание зубьев осуществ  ли тем же роликом-накатником при частоте вибраций 30 Гц от пневмомолотка МО-09, Амплитуду вибраций роликанакатника в пределах 1,50-1,45 обеспечивали поджатием пневмомолотка к обрабатьлваемой заготовке с усилием 400 кГс, Охлаждение колеса после формообразовани  зубьев проводили в спрейерном устройстве водой под давлением 2 ати. В процессе.охлаждени  колеса производили калибровку зубьев при отключенном пневмомолотке и статических нагрузках 200 кГс,что обеспечивало степень деформации 2%. Дл  получени  сравнительных данных изготовл ли гибкие колеса по следующей технологии. Формообразование зубьев проводили фрезерованием, после чего осуществл ли сквозное упрочнение колес объемной закалкой с печного нагрева с закалкой от в воду. После поверхностной термомеханической обработки и объемной закалки колеса подвергали отпуску при в течение 2 ч. Окончательную механическую обработку проводили растачиванием внутреннего диаметра. Оценку точности колес проводили путем замера шага, высоты зуба и диаметра по впадинам зубьев на длинномере ИЗА-2 с точностью 0,001 мм. Результаты замеров показали, что точность колес, изготовленных поверхностной термомеханической обработкой, не уступает точности фрезерованных с последующим сквозньм упрочнением

и находитс  в пределах обусловленных чертежом колеса .

Прочность зубьев провер ли испытанием на срез, которые проводили на испытательной машине МУП-20,

Прочность зубьев колес после поверхностной термомеханической обработки возросла на 20% (максимальное усилие среза составило 95 кГс/мм пр 80 кГс/мм у фрезерованных колес с последующей термической обработкой).

Конструктивную прочность стенки колес оценивали по результатам испытаний на статический и ударный изгиб образцов-сегментов, вырезанных из колес .

После поверхностной термомехакической обработки предел прочности .при изгибе увеличиваетс  на 15% (со 151 кГс/мм до 200 кГс/мм, предел упругости на 12% со 107 кГс/мм до 128 кГc/м ), пластичность на 10% (с б,4мм до 7,1 мм) и ударна в зкость на 60% (с 1,4 кГс см/см до 2,2 кГс см/см Д .

Усталостные испытани  при циклических изгибных нагрузках проводили по методу задаваемой упругой деформации до 10%. Долговечность гибких колес повысилась в 3-5. раз в зависимости от уровн  зёщаваемой упругой деформации.

Применение предлагаемого способа позволит в 2-3 раза уменьшить трудоемкость и себестоимость изготовлени , сократить дпительность производственного цикла в 4-5 раз, повысить эксплуатационную надежность и долговечность гибких колес в 3-5 раз

Claims (4)

1.Способ поверхностной TejpMOMeханической обработки металлических изделий, преимущественно гибких зубчатых колес, включающий нагревание

до температуры аустенизации, обкатг ку вибрирующим в радиальном направлении роликом и охлаждение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной надежности и долговечности; нагревание производ т на глубину, равную высоте зуба и толщине стенки колеса, после нагревани  перед обкаткой вибрирующим роликом провод т предварительное

5 накатывание зубьев этим же роликом при статических нагрузках, а в процессе охлаждени  колеса осуществл ют калибровку зубьев при статических нагрузках со степенью деформации 1-3%.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что предварительное накатывание зубьев провод т до формообразовани  1/3 высоты зуба.

3.Способ по пп. 1 и 2, отли5 чающийс  тем, что обкатку и калибровку осуществл ют зубчатым ро-ликом .

4.Способ по пп. 1-3, о т л и йс   тем, что окончатель0 ную обкатку осуществл ют с амплитудой вибрсщий, не превышающей 2/3 высоты зуба.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

5

1. М&Тситловедение и термическа  обработка металлов, 11, 1971,

с. 60-61.

2.Авторское свидетельство СССР 488870, кл. С 21 О 7/06, 1974.