2. Технологический процесс горячего накатывания

Техпроцесс разрабатывается на основе чертежа готового зубчатого колеса. Определяют размеры и составляют чертеж исходной и накатанной заготовок, определяют термомеханические режимные деформирования - обжатия, интервал, усилия деформирования, смазка, условия нагрева.

Чертеж накатанной заготовки составляется по чертежу готового зубчатого колеса с учетом припусков под механическую обработку и величины облоя, образующегося в результате вытеснения на боковую поверхность избытка металла.

Исходная заготовка отличается от накатанной шириной, диаметром, формой обода.

Диаметр исходной заготовки при накатывании с осевой подачей может быть вычислен:

, (1)

где и - диаметры выступов и впадин шестерни, мм; - модуль зацепления накатываемой шестерни, мм.

При горячем накатывании с радиальной подачей диаметр заготовки можно определить:

. (2)

Для практических расчетов можно использовать выражение:

, (3)

где - число зубьев; - коэффициент коррекции зуба; - угол образующей зуба от основной окружности до окружности выступов, град.

Высота заготовки в общем случае определяется шириной зубчатого венца и величиной двустороннего припуска под последующую механическую обработку.

Для большинства марок сталей нагрев заготовки производится от 850 до 1150...1200°С.

Область деформации металла заготовки распространяется от периферии к ее центру на глубину 2...4 , что определяет необходимую глубину прогрева заготовки, что составляет более 40 % объема.

С точки зрения стабильности процесса желательно, чтобы деформируемые слои были нагреты равномерно, и их температура оставалась постоянной во время накатывания.

При накатывании на 2-х валковом накатном стане величина обжатия может быть определена:

, (4)

где - скорость радиальной подачи, мм/с; - время полуоборота заготовки, с;

- частота вращения заготовки, мин^-1; - передаточное число.

Величина обжатия значительно влияет на процесс формообразования и качество шестерен. Лучшее качество обеспечивается при . При деформации подвергается только поверхностный слой. Вследствие чего высота зубьев заготовки повышается не по всему сечению, а лишь у поверхности в виде тонких гребешков, которые в конце накатывания закатываются и образуют дефект в головке зуба. При во впадинах образуются дефекты в виде наслоений.

По выбранному обжатию устанавливают скорость подачи валков и частоту вращения.

Усилия при горячем накатывании можно определить:

, (5)

где - площадь соприкосновения накатника с заготовкой, мм²; - среднее удельное давление.

Точное аналитическое определение и представляет значительные трудности.

При накатывании с радиальной подачей валков и , усилие накатывания можно определить

, (6)

где - ширина рабочей части накатника, мм.

При накатывании с обжатиями 0.4-0.8 мм/об, и средней в конце процесса 740 °С, величина может быть вычислена:

. (7)

Практически = 400...600 МПа.

В качестве смазок применяется маслографитная смазка, содержащая 70...75 % минерального масла, 30...25 % серебристого графита; масляно-молибденовая и водно-графитовая с добавкой декстрина типа ГМС-1.

Применяются 3 способа нагрева:

1) предварительный – в кольцевом индукторе, с последующей передачей заготовки в накатники;

2) в процессе накатывания - в секторном индукторе;

3) комбинированный (в кольцевом индукторе и секторном).

1 способ применяется, когда длительность процесса невелика, т.к. заготовка быстро остывает ( = 90 %).

2 способ позволяет стабилизовать нагрев заготовок и используется для нагрева заготовок крупных зубчатых колес. ( = 60...70 %).

3 способ. В случае применения комбинированного нагрева уменьшается продолжительность нагрева и повышается .

При накатывании с радиальной подачей применяется секторный индуктор, охватывающий заготовку снаружи под небольшим углом.

При осевой подаче применяется кольцевой индуктор. Скорость подачи выбирается такой, чтобы, проходя через индуктор, заготовка должна нагреться до 1150...1200 °С.