Способ восстановления изношенного профиля зубчатого колеса

патем нс. то ОП ИСАВЪ 1 ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскинСоцивлистическикРеспублик и 722642(23) Приоритет Гавударстввииый квинтет СССРна делам изобретений и отнрытнй(72) Автори изобретения Д. С, Лысов, А, П, Челышев и О, И, Кузменков физико-технический институт ЬН Белорусской ССР(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННСГО ПРОФИЛЯ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для восстановления зубчатых колес и звездочек сельскохозяйственных машин и других приборов и механизмов.Характер работы зубчатых изделий типа .1 естерен и звездочек требует, высокой вязкости основы зубьев (венца) и изно остойкой поверхности зубчатого контура, так как долговечность таких изделий определяется в основном сопротив 10 лением хрупкому разрушению основания зуба (хрупкий излом) и стойкостью к износу и усталостному разрушению поверхностного слоя зубчатого профиля. Полу 15 чить сочетание таких свойств в одном материале практически невозможно, так как износостойкость определяется в основном твердостью материала, а изгибная прочность - вязкостью.20Известны способы получения биметаллических зубчатых изделий путем нанесения порошковых материалов на зубчатый профиль с последуюпей пластической 2деформацией его обкаткой в накатномстане 11)фЭтот способ трудоемкий, сложный потехнологии и не может обеспечить высокого качества поверхностного слоя из-за неравномерного распределения порошка по поверхности профиля и неравномерной деформации при последующем обкатывании накатниками. При этом местная йластическая деформация при обкатывании (только в месте контакта зубьев) не может обеспечить требуемой высокой плотности поверхностного слоя.Из известных способов близок к предлагаемому по технической сущности способ восстановления профиля зубчатых колес путем горячей обкатки зубонакатным инструментом, при котором изношенное зубчатое колесо обкатывают в месте с дополнительным металлом в виде ленты, подаваемой в зону деформации 12.Однако различные виды дефектов только накатыванием ленты устранить невозможно без снятия дефектного слоя, таккак при накатке нельзя заполнить пустоты, забоины и другие местные углубления на поверхности прс филя, При этом дажеаже неравномерный износ по профилю зуба приводит к неравномерной деформации ленты и образованию торцового заусенца, а в мь гах небольшим износом профиля на зубьях при накатке ленты образуется очень тонкий и поэтому непрочный слой покрытия, который при работе зубчатого колеса будет выкрашиваться и отслаиваться.Недостатком этого способа является также трудность стыковки концов ленты, что приводит к образованию избытка металла при стыковке концов внахлестку или недостатку его при соединении концов встык и, следовательно, образованию разрыва сплошцости оболочки. К тому же избыток металла приводит к неравномерной деформации зубчатого профиля при обкатке и образованию заусенца по торцу контура, что треюует последующей механической доработки и усложняет и удорожает процесс нанесения оболочки.Соединение ленты встык накаткой практически невыполнимо из-за колебания размеров зубчатой заготовки, накатника и величины его радиальной подачи. Кроме того, нельзя образовать оболочку накаткой ленты без нагрева ленты и зубчатой заготовки до высоких температур, что усложняет и удорожает ее изготовление и снижает производительность, а кратковременность процесса при горячей накатке и неизбежности присутствия окислов на поверхности заготовок (при работе без зашитных и восстановительных сред) не могут обеспечить качественное диффузионное сцепление оболочки и зубчатого профиля. Эти дефекты по границе оболочки и основного металла будут в дальнейшем служить концентраторами напряжений.Цель изобретения - повышение качества облицовки зубчатого колеса и точности зубчатого профиля путем создания равномерного распределения оболочки по рабочему контуру зуба и лучшего сцепления ее с основным материалом зубчатой заготовки.Для этого согласно предлагаемому способу изношенный зубчатый профиль перед пластической деформацией подвергают отжигу, зубья утоняют на величину дефектного слоя с одновременным обеспечением на нем шероховатости, дополнительный материал в виде полой цилиндрическ йи.вской оболочки наносят ца утоцецц 44 е зубья ц пластическую деформацию осуцестмяют одцовременцыми обжатием полой цилиндрической оболочки по всем зубьям с последующей ее сваркой с металлом изцошеццогс колеса и теплой калибровкой зубчатого венца,На фиг. 1 показано зубчатое колесопосле отжига и утоцения профиля; цафиг. 2 - то же, в цилиндрической оболочке; ца фиг. 3 - схема обжатия оболочки радиальными пуансонами (в начальном ц конечном положениях).15В качестве примера для восстацойлеция зубчатого профиля взяты шестернистартера, изготавливаемые Борисовскимзаводом ЛТЭ. Эти шестерни работаютбез смазки при ударных нагрузках, что 20повышает абразивный износ и забоины(смятия) кромок ца торцах зубьев. Дляповышения надежности в работе и увеличения моторесурса их изготавливаютиз легированных цемецтуемых сталей 25(типа 20 хНМ ).Исходные параметры восстанавливаемого зубчатого колеса: число зубьев9; модуль 2,5 мм; наружный диаметр29,5-0,24 мм; толшина зуба по хорде 30делительцой окружности 4,42 + 0,075 мм.Изношенные шестерни 1 из стали20 ХНМ отжигают при 820 С, а затемца долбежцом станке с помоцью осевойкоррекции зубчатый профиль 2 утоцяют 35до полного устранения дефектного слоя,определяемого визуально. Контролируемымм параметром при этом принимают длинуобшей нормали, которая уменьшаетсяпосле долблеция с 11,85 до 11,05 мм.40Шероховатость в виде продольных рисоквдоль профиля зубьев наносят за счетувеличения подачи обкатываемой шестернипри снятии последнего црипуска.Цилиндрическую оболочку 3 с внутренцим диаметром, равным наружномудиаметру утоненной шестерни, изготавливают из конструкционной среднелегированной стали 45 МН 2 МфА, которая обладает хорошей пластичностью, достаточной для нанесения оболочки на зубчатый профиль, и хорошей прокаливаемостью с достижением дсстаточно высокой твердости, а значит, и хорошимсопротивлением износу и смятию. Толшину оболочки выбирают такой, чтобыее объем был равен объему припуска,снятого на изношенной шестерне при утонении профиля. Исходя из этого равен,01 ,01 11,86 11,86 05 50 6 Деццье таблицы показывают, что 1 полученные шестерни соответствуют 8-ой степени точности. Г 1 ри этом, согласно замеру поверхностной твердости после теплой калибровки, отсутствуют обеэуглероживание и окалинообраэование, сопровождаюшие обычно процесс горячей деформации. Все это;достигаемая высокая точность и отсутствие дефектного поверхностного слоя - позволяет получать шестерни цо 8-ой степени точности без дальнейшей механической обработки зубчатого контура и беэ промежуточных (черновых) операций обработки резанием, Для получения зубчатых колес более высокой точности требуются лишь чистовые истоятельсво ч остоянии пересооствует и то облая калибровке вденного аустенитрым охлаждение а с последующим 45 перам до комцатно необходимость а зубчатой заго ополн уры исключает льного нагрев товкиамым ко и уменьшает т оте ю азме о 0 5 5 -г . ( Об), 3 а пипил)ичскОЙ оболочки состав:яет 1,25 мм,Цилиндрическую оболочку обжимают цо зубчатому профилю в штампе с радиальными пуансонами 4 (фиг. 3). Штампы с радиально перемешаемыми пуансонами известны и используются, например, не Гомельском заводе сельскохозяйственных машин для формирования зубчатого контура звездочек.Оболочку 3 наносят ца утоненный зубчатый контур при комнатной температуре. (Усилие це пуансоны и скорость деформации при нанесении оболочки контролируются при настрое штампа по размер длины общей нормали). Облицованную шестерню помешают впечь с восстановительной атмосферойэндогазе, где происходит сварка оболочфинишные операции, например шлифование зубчатого контура. 2642 6ки свободного металла при 850 .; втечение 1 ч. Затем шестерню извлекаютиз печи, быстро охчажлают в струе возодуха до 550 С и при этой же температуре проводят теплую калибровку проталкиванием шестерни через зубчатую матрицу повышенной точности с последуюшимохлаждением откалиброванной шестернив масле до комнатной температуры. Теп 10 лая деформация переохлажденного аустеците оболочки пз стали 45 МН 2 МФА с последующим охлаждением до комнатной температуры обеспечивает повышение твердости до 63-64 НКС, что на 3 единицы больше по сравнению со стандартсной (обычной) закалкой используемой ста ли.В таблице даны результаты измерениягеометрических параметров облицованных 20 шестерен после теплой обработки,стиженцю высокои точности с под закалку ем сробление и п р р р в готового изделия.Теплая калибровка позволяет также увеличить стойкость деформируюшего инструмента по сравнению с горячей обработкой в несколько раэ благодаря сохранению в инструменте при таком температурном режиме работы исходных механических свойств, полученных при его термообработке. Это вызвано тем, что722642 производят сов мьс 1 ную пластич ескую деформпню и:эношенного колеса и дополнительного материала, подаваемого взонуизноса, отличаюшийсятем, что, с целью повышения качествавосстановленных зубчатых колес, зубчатый профиль подвергают перед пластической деформацией отжигу, зубья утоняютна величину дефектного слоя с одновре О меннь ми обеспечением на нем шероховатости, дополнительный материал в видеполой цилиндрической оболочки заносятна утоненные зубья, и пластическую деформацию осушествляют одновременным 15 обжатием полой цилиндрической оболочки по всем зубьям с последуюшей еесваркой с металлом изношенного колесаи теплой калибровкой зубчатого венца,20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе тавитель В онин Корректор Г. Решетни ге дписноетета СССРрытийкая наб., д,Тираж 986 НИИПИ Государственно по делам изобретен 13035, Москва, ЖЗаказ 210/ й и от Рауш илиал ППП "Патент " г. Ужгород, ул. Проектная температура отпуска инструментальйЫх высоколегированных сталей, используемых обычно для инструмента при теплой деформации, выше температуры нагрева инструмента при теплой калибровке, Так, зубчатые матрицы, изготовленные из быстрорежуших сталей, отпускают приО560-590 С, а теплую калибровку осушествляют при температуре наибольшей устойчивости переохлажденного аустенита 500-550 С, При этом, в процесосе работы инструмент нагревается обычно на 50-100 С ниже, чем деформируеомый металл в зависимости от времени соприкосновения с заготовкой.Таким образом достаточно большая точность, достигаемая при теплой калибровке, в сочетании с высокой стойкостью деформирующего инструмента делают предлагаемый способ восстановления зубчатых колес не только высокопроизводительным но и экономически эффективным в серийном и массовом производстве.формула изобретения1Способ восстановления изношенного профиля зубчатого колеса, при котором Редактор В. Дибобес Т 1. Патент ФРГ М 9 2024319,кл. 48 в 7/00, .1975.2. Авторское свидетельство СССРМо 490543, кл. В 21 И 5/02, 1975