Способ восстановления зубчатых колес Советский патент 1990 года по МПК B23K9/04 

Изобретение относится к способам ремонта наплавкой металлических изделий и может быть использован, например, при восстановлении выработавших ресурс выносливости открытых зубчатых колес в передачах приводов механизмов судоходных шлюзов и при применении газопламенного источника энергии.

Цель изобретения - снижение энергоемкости и трудоемкости процесса восстановления, а также повьппение после- ремонтного срока службы зубчатых пар,

выработавших ресурс выносливости, с модулем более 8 мм при износе профиля от 0,6 до 4,0 мм,

Способ восстановления зубчатых колес заключается в том, что электродуговую наплавку в среде защитного газа производят на весь рабочий профиль зуба малоуглеродистой легированной сварочной проволокой с проплавлением основного металла на глу - бину 0,12-0,16 мм при толпщне наплар- ленного слоя, увеличивающем первоначальную номинальную толщину зуба на

сд

00 (55 00

0,13-0,25 модуля, причем у вершины зуба увеличение толщины составляет 0,13 модуля с плавным возрастанием ее к ножке зуба до 0,25 модуля, а при последующем нарезании зубьев обеспечивают увеличение толщины у основания ножки зуба относительно первоначальной на Ь,10-0,13 модуля с каждой стороны зуба, после чего проводят упрочняющую низкотемпературную химико-термическую обработку, преимущественно азотирование или низкотемпературное цианирование, обеспечивая превышение твердости поверхности зубьев шестерни над твердостью зубьев колеса не менее, чем на 80-100 НВ.

Нижний предел глубины проплавле ния 0,12 мм необходим для гарантированного- проплавления поверхностного слоя, содержащего усталостные трещины. При исследовании под микроскопом МИМ восьми шлифов, вырезанных из отработавшей ресурс вь носливости шестерни, обнаружены отдельные трещины глубиной О,.08-0,09 мм при подавляющей глубине трещин 0,,06 мм Глубина проплавления свыше 0,16 мм нецелесообразна, так как ведет к повышенному расходу энергии и увеличивает глубину зоны сплавления, оказывает влияние на микроструктуру основного металла а усиление положительного эффекта не достигается.

Для получения указанной глубины проплавления применяют режимы наплавки

I 1,2 d X А;

и -| ± 2 В,

где d - диаметр сварочной проволоки, мм, равен 0,10-0,12 модуля зуба;

I - сварочный ток, Aj и -.сварочное напряжение,В. Указанная глубина проплавления обеспечивается.также технологическими приемами. Наплавка вначале производится (последовательно) только на одну сторону всех зубьев (колеса, шестерни), а затем после остывания в течение 25-30 мин на другую сторону при скорости подачи проволоки Uj, (7-12m) , где m - модуль зубьев (мм), и скорости перемещения электрододержателя вдоль зуба Ug 0,05 - 0,11 Ufl, причем большая

5

0

5

0

5

0

45

50

55

величина Ug относится к наплавке у вершины зуба.

Перемещение злектрододержателя по длине зуба - возвратно-поступательное, непрерывное, ширина наплавочного валика b 4 i1 d и формируется за счет колебательного зигзагообразного перемещения электрододержателя поперек зуба одновременно с продольным перемещением. Увеличение толщины ножки восстановленного зуба на величину 0,10-0,13 модуля проводят с тем, чтобы обеспечить увеличение изгибной прочности зуба у основания (тое. увеличение момента сопротивления ножки зуба, рассматриваемого при расчете зубьев на прочнох:ть как консольная балка. Увеличение усталостной прочности достигают выполнением рабочей поверхности зубьев коррозион- но стойкой, проплавлением слоя уста- . лостных трещин с получением монолитного металла, а также увеличением твердости поверхности при химико-термической обработке г,

Увеличение толщины наплавленного слоя у ножки зуба до 0,25 модуля достаточно для получения после зубонаре- зания усиления у основания ножки зуба на О,10-0,13 модуля с кажой стороны. Превышение величины 0,25 модуля нецелесообразно, так как увеличивается расход наплавочного материала и трудоемкость зубонарезания. Выполнение толщины слоя у вершины менее 0,10 модуля технологически трудно выполнимо, а более 0,13 модуля неэффективно с точки зрения изгибной прочности зуба,

I

Нарезание зубьев после наплавки

ведут стандартной червячной фрезой с углом профиля исходного контура на 3-5 град больше первоначального номинального угла профиля зубьев.

Увеличение износостойкости достигается применением малоуглеродистой легированной сварочной проволоки, легирующие элементы которой при указанных режимах наплавки с охлаждением на воздухе образуют упрочняющие фазы - ;интерметаллиды,. нитриды и др. Износостойкость увеличивают наплавкой малоуглеродистой низколегированной сварочной проволоки по указан- ным режимам с последующей химико-термической обработкой - азотированием или низкотемпературным цианированием

51586870..

Трудоемкость и sHeproeMkocTb сниаются при наплавке коррозионно стойого материала за счет исключения опеаций нагрева под наплавку и высокоемпературной термообработки (закалки отпуском, а также химико-термичесой обработки колеса)о Снижение нергоемкости изготовления достигаетя и за счет применения безуглеродисой или малоуглеродистой сварочной роволоки, наплавку которой стальых и чугунных колес ведут без поогрева, не снижая качества восстановения (в известном наплавка высокоглеродистой наплавочной проволокой Нп-65 по ГОСТу из стали 65Г или НпЗОХГСА)а При этом исключается опасность образования холодных, и горячих трепшн в наплавленном слое. Твердость слоя после наплавки невысокая (84-92 единицы по Роквеллу, шкала в), что позволяет вести высокопроизводительно зубонарезание после наплавки без отжига или высокотемпературного отпуска, В качестве наплавочного материала применяют сварочную проволоку из стали марок Св04Х2МА, СвООХ11Н10М2Т, Св08ХМФА, СвОВГ2С, СвООХ12Н1ПД2Т, Св09Х19Н9Ф2С2, само- 30 защитную проволоку ПАНЧ-11 и другие равноценные, В качестве защитного га-за газа применяют техническую двуокись углерода (углекислоту), азот, аргон, пропано (или ацетилено) - кислород-

ную смесь.

Пример. Восстановление зубчатой пары первой ступени механизма привода затвора шлюза № 1 канала им Моск- вы; т Ю.мм; Zw 17; Вш 170 мм; до величина износа 0,7-1,3 мм; Z, 65;

10

IS

20

25

по Ug ни и ва ры зу

ны ло

ща п

В

160 мм, величина износа 0,5- 0,8 мм. Угол профиля зубьев исходного контура 15 . -Срок эксплуатации зубчатой пары 50 лет (5,2-10 циклов) - вдвое больше установленного проектом срока эксплуатации.

Режимы восстановления (наплавка в среде Cpj) следующие:d - диаметр сварочной проволоки, 1 мм; I - ток

45

50

наплавки l,2d -Ю

i о/ пряжение -г- i

В;

ид 120 А; и - скорость

на

30

0

S

20

25

6

подачи проволоки 7 ю 70 мм «с ; Ug Лродольная скорость перемещения электрододержателя :0,08Un я и 6 b - ширина наплавочного валика - 5d 5 мм; п - число Hejnpe-, рывных продольных проходов по длине зуба, равное 5.

Время наплавки зуба с одной сторо- ны 120 с; Материал сварочной проволоки для шестерни Св08Г2С, упрочняющая обработка - азотирование, Ну 283 - 302, для колеса.Св08Х19Н9Ф2С2, упрочняющей обработки нет, твердость поверхности HRB 92-96.

Предлагаемый способ восстановления зубчатых пар, выработавших свой ресурс, обеспечивает более высокий срок службы восстановленных изделий. Это достигается за счет повьшения изгибной и усталостной прочности зубьев, износостойкости. Способ обеспечивает снижение энергоемкости и трудоемкости изготовления. Наиболее эф-., фективен предлагаемый способ для восстановления крупномодульных зубчатых пар от 8 мм и .

Форму

ла изобретения

30

до

45

50

Способ восстановления зубчатых колес, включающий электродуговую наплавку поврежденных участков зубьев в среде защитного газа, механическую обработку зубьев после наплавки и. последующую упрочняющую обработку, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости и трудоемкости процесса восстановления и повьшения срока службы после ремонта эубчатых пар с модулем более 8 мм при износе профиля от 0,6 до 4 мм, наплавку ведут с проплавлением основного металла на глубину 0,12-0,16 мм по всему рабочему профилю зуба малоуглеродистой сталью слоем переменной толщины до увеличения толщины зуба по сравнению с номинальной у вершины на 0,13 модуля, у ножки - на 0,25 модуля, а последующей механической обработкой получат толщину зуба у основания ножки с каждой стороны болЬ- ще номинальной на 0,10-0,13 модуля.

Изобретение относится к способам ремонта наплавкой металлических изделий и может быть использовано, например, при восстановлении выработавших ресурс выносливости открытых зубчатых колес в передачах приводов механизмов судоходных шлюзов. Цель изобретения - снижение энергоемкости и трудоемкости процесса восстановления, а также повышение срока службы после ремонта зубчатых пар, выработавших ресурс выносливости, с модулем более 8 мм при износе профиля от 0,6 до 4 мм. При восстановлении зубчатого колеса электродуговую наплавку в среде защитного газа производят с проплавлением основного металла на глубину 0,12-0,16 мм по всему рабочему профилю зуба малоуглеродистой сталью слоем переменной толщины. Этот слой обеспечивает увеличение толщины зуба по сравнению с номинальной у вершины на 0,13 модуля, у ножки - на 0,25 модуля. Последующей механической обработкой получают толщину зуба у основания ножки с каждой стороны больше номинальной на 0,10-0,13 модуля, после чего проводят упрочняющую обработку.