Способ восстановления шестерен Советский патент 1991 года по МПК B23P6/00 

&

Ё

Изобретение относится к ремонту машин, в частности к восстановлению шестерен термопластическим деформированием. Цель изобретения - повышение эффективности восстановления. На нерабочую поверхность изношенной шестерни наплавляют компенсирующий металл. Затем шестерню нагревают до температуры на50-150°С выше точки ACI. Шестерню спрессовывают путем пластического деформирования в штампе и выдерживают в нем для закалки цементованного слоя. Размеры элементов штампа обеспечивают образование припусков на поверхностях шестерен не более 0,1-0.2 мм. 1 табл.

Изобретение относится к ремонту ма- шин, в частности к восстановлению шестерен термопластическим деформированием.

Цель изобретения - повышение эффективности восстановления.

Способ осуществляется следующим образом.

На нерабочую поверхность изношенной шестерни - диск наносят наплавкой компенсирующий металл. Затем шестерню нагревают в растворе соляной ванны до 810-910°С (на 50-150°С выше точки АС1). Нагретая шестерня помещается в штамп, спрессовывается и выдерживается в штампе для закалки цементованного слоя с последующим охлаждением на воздухе. Размеры элементов штампа обеспечивают образование припусков на изношенных поверхностях шестерен, не превосходящие 0,1-0,2 мм. Последующая механическая обработка шестерен осущестляется абразивным инструментом.

При нагреве шестерни выше точки Aci на 50-150°С и при последующей раздаче в штампе переохлажденный аустенит превращается в мелкоигольчатый мартенсит. При этом не перегревается цементованный слой, т. е. не наблюдается рост зерна аусте- нита, что придает высокую твердость наружной поверхности зубьев HRC 56-63, а получение небольших припусков на механическую обработку до 0,1-0.2 мм позволяет сохранить цементованный слой и является достаточным для компенсации износов.

Нагрев ниже температуры вмше точки АС1 на 50°С не позволяет одновременно вести раздачу и закалку цементованного слоя. Цементит не успевает полностью раствориться и перейти в аустенит, что вызывает снижение твердости.

Нагрев выше температурь выше точки А С1 на 150°С проводить нежелательно из- за роста зерна аустенита при нагреве, а также увеличения количества остаточного аустенита, что недопустимо.

Ј

09 Х|

В предложенном способе восстановления пластическая деформация детали осуществляется при температуре выше точки АС1 на 50-150°С. а также раздача цементованного слоя на 0,1-0,2 мм, что позволяет сохранить цементованный слой изношенных зубьев шестерни, т, е, сформировать на наружной поверхности зубьев остаточные напряжения сжатия, что значительно повышает усталостную выносливость восстановленных шестерен.

Пример. Восстанавливали шестерню комбайна СК-4 (по каталогу № 61207А), изготавливаемую из цементуемой стали 18хГТ, твердость зуба после цементации HRC 58-63, глубина цементованного слоя 0,7-1,1 мм.

На нерабочую поверхность шестерни - диск наплавляют компенсирующий износ металла. Наплавку вели электродной проволокой ЗОХГСА диаметром ,0 мм при напряжении U 24-28 В и сварочном токе 1 180-220 А. Наплавку диска осуществляли по спирали, отступив по 5 мм от ступицы и венца шестерни.

Далее наплавленную шестерню нагревали в соляной ванне до 730, 780, 830, 880, 930°С. Контроль температуры осуществили пирометром РАПИР. Нагретая шестерня помещалась в штамп, спрессовывалась в охлажденном штампе для закалки цементованного слоя до 180°С, после этого шестерни извлекались из штампа, охлаждались на воздухе. Опрессовка шестерни осуществлялась на гидравлическом прессе ДБ-2436 усилием 4000 кН, оснащенном гидроаккумулятором. Скорость деформирования при штамповке 0,15 м/с.

Штамп состоит из подкладных плит, крепящейся к ним обоймы и зубчатой матрицы. Пуансон и выталкиватель выполнены в виде кольцевых валиков, обеспечивающих перераспределения металла к изношенным поверхностям шестерни и формирование ребер жесткости на диске шестерни. Центрирующий стержень выполнен в виде шли- цевого хвостовика, обеспечивающего формирование внутренней шлицевой поверхности ступицы шестерни. При расчете штампа, помимо условий жесткости и прочности, стремились к созданию повышенной

теплоемкости деталей для увеличения скорости отвода тепла при соприкосновении изношенных поверхностей с формообразующими элементами штампа (зубчатой матрицей шлицевым хвостовиком),

После охлаждения стержня до Т 180°С шестерни выталкивателем выпрессовыва- ются из штампа с охлаждением на воздухе. Последующая механическая обработка осуществляется абразивным инструментом.

Зубья шестерни обрабатывались шлифованием на зубошлифовальном станке 5В833 с использованием в качестве инструмента специально заправленного алмазным резцом в виде червяка шлифовального прута марки ПП 350x84x160 24А16СМ19К5 ГОСТ 2424-83 при следующем режиме: частота вращения шлифовального прута л , подача ,02 мм (двойной ход,

скорость резания м/с).

Результаты обработки шестерен представлены в таблице.

По результатам таблицы видно, что наиболее оптимальными являются режимы И,

III и IV.

Предложенный способ позволяет проводить нагрев шестерен на 200°С ниже существующих, что позволяет значительно снизить энергозатраты, причем получают

минимальные, но достаточные припуски для компенсации износа и последующей механической обработки, что позволяет экономить цементованный скат и избежать дополнительной операции (цементации).

Формула изобретения

Способ восстановления шестерен, включающий наплавку металла на нерабочую поверхность шестерни, компенсирующего износ шестерни, нагрев до температуры пластичности металла, опрессовку путем пластического деформирования в штампе, закалку, дальнейшую механическую обработку шестерни до номинальных размеров, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности восстановления шестерен, нагрев и пластическое деформирование детали осуществляют при температуре выше точки А С1 на

50-150°С на величину раздачи цементован- ного слоя 0,1-0,2 мм и последующее охлаждение в штампе