Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

и стального литья. Про1?кливаемость сталей различная: углеродистых - наименьшая, высоколегированных - наибольшая.

Прокаливаемость сталей, а следовательно, получение высокой твердости ограничивается также сечением заготовки. Для термообраба-тываемых колес марку стали выбирают с учетом наибольшего характерного сечения колеса (диаметра вала-шестерни либо червяка).

Характеристики некоторых марок сталей для изготовления зубчатых колес приведены в табя. 3.12 [13, 17]. В зависимости от твердости зубьев стальные зубчатые колеса делятся на две группы. Первая - колеса с твердостью поверхности и сердцевины зуба НВ <. 350. При-мевяются в слабо- и средненагруженных передачах, когда требования к массе и габаритам передач не являются решающими. В качестве материалов используются стали: среднеуглеро-дистые - Ст. 5, Ст. 6; углеродистые конструкционные - 40, 45, 50, 50Г, 50Г2; легированные - 40Х, 45Х, 40ХН. Чистовое нарезание зубьев производят после окончательной термообработки (нормализация, улучшение), при этом достигается довольно высокая точность изготовления (сохраняется точность, полученная при механической обработке) и исключается необходимость дорогих отделочных операций (шлифовка, притирка).

При окружной скорости до 5 м/с и диаметре заготовок более 500 мм, когда их термообработка затруднена, используются отливки из углеродистых и легированных сталей. Стальное литье обладает пониженной прочностью и используется обычно для колес, работающих в паре с кованой шестерней.

Назначаемая твердость зубьев нормализованных и улучшенных колес зависит от материала, режимов термообработки и обрабатываемости резанием (т. е. стоимости режущего инструмента). Для зубчатых колес диаметром менее 150 мм твердость не должна превышать 280...320 НВ, с увеличением размеров колес твердость следует уменьшать, соблюдая условие НВтт<-<:200.

Для выравнивания долговечности шестерни и колеса, уменьшения опасности заедания и лучшей приработки твердость зубьев шестерни следует выбирать больше, чем твердость колеса: НВш= НВ+ (20...50).

Вторая группа - колеса с твердостью НВ > > 350. Применяются в ответственных тяжело-нагруженных передачах, а также в передачах, орранкиченных по массе и габаритам.

Рабочие поверхности зубьев термообрабаты-ваются до твердости НВ >400, сердцевина делается более мягкой (более пластичной).

Зубчатые колеса этой группы не прираба-тьшаются, поэтому обеспечивать разность твер-достей зубьев шестерни и колеса не требуется.

Высокая твердость рабочих поверхностей зубьев достигается объемной и поверхностной закалкой токами высокой частоты (ТВЧ) или пламенем ацетиленовой горелки, цементацией, нитроцементацией, азотированием. Эти виды термообработки по сравнению с нормализацией позволяют увеличить допускаемые напряжении примерно в 2 раза, а нагрузочную способность - до 4 раз. При этом возрастает износостойкост и уменьшается опасность заедания.

Ниже рассмотрены краткие характеристики основных видов упрочнения зубьев.

Объемная закалка - наиболее простой и дешевый вид термообработки. Зуб приобретает твердость по всему объему. Колеса, подвергающиеся объемной закалке, изготавливаются из углеродистых и легированных стале с содержанием углерода 0,35...0,5 % (стал! 45, 40Х, 40ХН, 45ХН, ЗОХГСА и др.). Твердость на поверхности зуба 45...55 HRCa. Недостатки обьемной закалки: коробление зубь и необходимость последующих отделочных ои раций; уменьшение изгибной прочности пр ударных нагрузках.

Поверхностная закалка ТВЧ или пламенем ацетиленовой горелки применяется для зубьев с m >• 5 мм. При малых модулях зуб прокаливается насквозь, становится хрупким i легко коробится. Твердость поверхностного слоя 48...54 HRC.

Недостаток поверхностной закалки - потеря одной - двух степеней точности вследствие коробления зубьев. Для изготовления зубчатьк колес с поверхностной закалкой используют стали: 40Х, 4()ХН, 45 (при нагреве ацетиленовым пламенем).

Цементация (насыщение поверхностного слоя углеродом с последующей закалкой) - длитель ный и дорогой процесс. Она обеспечивает* высокую твердость поверхностного слоя 58...63 RHC.

Глубина слоя принимаете равной (0,2. . 0,25)т при /и <: 4 мм и 0,5 Km при m >4 мм, но не более 1,5... 1,6 мм.

При назначении твердости сердцевины для цементованных зубьев (либо термообработанных ТВЧ) необходимо иметь в виду, что при HRCa > > 45 резко повышается хрупкость материала к понижается сопротивление ударам, поэтому твердость сердцевины должна быть HRCa <. 45 для углеродистых и HRCa < 50 - для легированных сталей, содержащих никель и молибден.

Цементованные колеса обладают очень высокой контактной и изгибной прочностью, приме-



Таблица 3.12. Область применения и механические характеристики некогорых марок сталей, используемых для зубчатых колес


l<s

Механические свойства после термообработки

Твердость поверхности после закалки

и низкого отпуска ЯДСэ

Область применения

Марки стали

ГОСТ

Размер сечення S, мм

Твердость, НВ

Временное сопротивление разрыву Og, МПа

предел текучести От, МПа

Термообработка

Заготовка - поковка (штамповка или прокат)*

Ст 5

40 ... 100

» 170

500 ... 640

270

Нормали-

380 - 71*

зация

Открытые передачи V < 1 м/с

40 ... 100

>100

« 180

Не менее 600

300 300

1050-74

<:80

140 ... 187

977-75

Отливка

> 145

1050 - 74

<:60

192 ... 228

977 - 75

Отливка

»

1050 - 74

<:80

<:100 <:60

170 ... 217

192 ... 240 241 ... 285

750 850

450 580

Нормализация Улучшение »

Редукторы общего

<:80

179 ... 228 228 ... 255

640 790

350 530

Нормализация Улучшение

назначения при спокойной нагрузке и неограни-

977 - 75

Отливка

Нормализация

ченных габаритах

4543 -71

60 ... 100

<:60

230 . 260 260 ... 280

750 1000

520 800

Улучшение

40ХЛ

7832 - 65

Отливка

Нормализация

5 369



Окончание табл. 3.12

Область применеиня

Марка стали

гост

Размер сечеиия S, мм

Механические свойства после термообработки

Твердость поверхности после закалки

и низкого отпуска HRCg

Термообработка

Твердость, НВ

Временное сопротивление разрыву Ojj, МПа

Предел текучести, Oj,, МПа

Редукторы общего назначения при ограниченных габаритах

40ХН

4543-71

<:40 40 ... 100 100 ... 300

230 ... 300 241

1600 850 800

1400 600 580

48 ... 54

Закалка Улучшение »

40ХНЛ

7832-65

Отлнвк а

=200

Нормализация

20Х 18ХГТ

4543-71

<:60

650 1000

400 900

56 ... 63 56 ... 63

Цементация

Редукторы общего назначения при жестко ограниченных габаритах н ударных нагрузках. Специальные тяжелона-груженные редукторы и коробки скоростей

25ХГТ

1150

58 ... 63

12ХНЗА

40 ,. . 60

<:40

250 300

920 1000

700 800

56 ... 63

»

12Х2Н4А 20ХГНРА

60 ... 80 40 ... 60

<:40

290 320 340

1000 1100 1200

800 850 1000

56 ... 63

»

20Х2Н4А

80 ... 60

1300

1100

58 ... 63

I8X2H4A

<60

1400

1200

* В обозначении марки сгачи- первые две цифры - среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы-легирующие алементы. Г - марганец, Н - никель, Т - титан, X - хрой, Р - бор; цифры после букв - процент содержания этого элемента, если оно превышает %. Марки высококачественных сталей дополняются в конце буквой А; стальное литье - буквой Л. При поверхностной закалке о и относятся к сердцевине.

няются в случаях, когда масса и габариты передачи имеют решающее значение (транспорт, авиация).Недостаток цементации - потеря двух степеней точности в результате коробления.

После цементации и закалки требуются отделочные операции.

Для цементуемых колес используют стали: 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ, 25ХГТ, 20Х24А и т. д.

Нитроцементация - насыщение углеродом в газовой среде (с добавлением азота).

По сравнению с цементацией сокращается длительность и стоимость процесса. Глубина упрочненного слоя 0,3...0,8 мм, твердость до 60...63 RHCa, при этом уменьшается коробление зубьев, повышается износостойкость. Нитроцементация применяется для небольших зубчатых колес крупносерийного и массового производства. Используются стали: 25ХГМ, 25ХГТ и т. д.

Азотирование (насыщение азотом) обеспечивает особо высокую твердость (доНУ 1150) и износостойкость поверхностных слоев зубьев. Процесс длительный - 20...50 ч. Упрочненный слой толщиной 0,2...0,5 мм чувствителен к перекосам и ударным нагрузкам (появляется опасность продавливания упрочненного слоя). Для повышения прочности сердцевины зуба заготовку колеса подвергают улучшению. Процесс азотирования сопровождается незначительным короблением и позволяет получать колеса 7-й степени точности без отделочных операций. Область применения - высоконагружепные передачи, которые не могут быть прошлифованы после упрочения. Для передач, работающих в условиях абразивного износа, этот вид упрочения не пригоден.

Для азотируемых колес используют стали: 38ХМЮА, 38ХЮА, ЗОХВФЮА.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54