12. Газопламенная поверхностная закалка крупномодульных зубчатых колес. Дефекты при т/о зуб. Колес и способы их устранения.

Способ применяют, в основном, в мелкосерийном производстве зубчатых колес большого диаметра с модулем от 8 до 30 мм. Закалка осуществляется "по зубу", впадины остаются неупрочненными. Закалку выполняют на оборудовании оснащенными газовыми горелками со сменными модульными наконечниками, эти установки позволяют проводить закалку по длине зуба до 450 мм. Отверстия для выхода газа и воды просверлены так, чтобы при движении горелки снизу вверх пламя выходило вверх для нагрева зуба, а вода вниз для его охлаждения не мешая нагреву. Закалка зубчатых колес идет поочередно "зуб за зубом" при поступательном движении горелки снизу вверх, зуб закаливается одновременно с двух сторон. При подходе к верхней кромке зуба пламя горелки гасится не до конца, горелка скачкообразно опускается вниз, поворотное устройство поворачивает колесо на 1 зуб, пламя вновь зажигается на полную мощь и цикл повторяется.

Зубчатые колеса изготавливают из углеродистых и легированных сталей с содержанием С от 0,4...0,7 %.

Температура нагрева поверхности в процессе обработки не контролируется, а обеспечивается соблюдением технологических параметров: скорости перемещения горелки, расстояния от наконечника до поверхности зубьев, состава и расхода горючих газов, а также расхода закалочной воды.

Возникающая при закалке деформация деталей характеризуется отклонениями от заданных размеров. Эти отклонения подразделяются на систематические и несистематические.

Причинами суммарной систематической погрешности являются отклонения, вызванные: нагревом и охлаждением, процессами диффузии, структурными превращениями и т.п. Эти погрешности невозможно устранить.

Причинами суммарной несистематической составляющей погрешности являются: неравномерный нагрев и охлаждение; неравномерная диффузия; структурная неоднородность; неудачная укладка при термической обработке и т.д.

Эффективным методом снижения деформации зубчатых колес при т/о является применение после цементации или нитроцементации закалки с предварительным подстуживанием взамен повторной закалки. Уменьшение деформации дает ступенчатая закалка в горячем масле (t = 180...200°С). В случае тонкостенных зубчатых колес закалку целесообразно проводить на специальных фиксирующих оправках, которые устанавливают в отверстия зуб.к. Значительное уменьшение коробления и деформации можно получить, используя разупрочнение стали в начальный момент фазового превращения аустенита в мартенсит, для этого при закалке в масле зажимают зубчатое колесо в штампах пресса при температуре начального периода мартенситного превращения, что контролируется временем охлаждения, устанавливаемым для данного типа зубчатых колес опытным путем. Меньшее коробление дают зубчатые колеса, изготовленные из природно-мелкозернистой стали.

13. Технология термической и химико-термической обработки штампов для холодного деформирования

Условия работы штампового инструмента как для холодного, так и для горячего деформирования характеризуются величиной удельных давлений, ха­рактером нагружения и температурой разогрева рабочих частей.

Инструмент холодного деформирования работает в условиях повышенного износа, при различном характере нагружения, значительных нагрузках, при нагреве (до 300 °С и выше) и резких перепадах температур. Данный инструмент должен обладать высокой твердостью и износостойкостью, достаточной вязкостью и малой деформируемостью при закалке, высоким сопротивлением пластической деформации и хрупкому разрушению, достаточной прокаливаемостью и теплостойкостью; на него не должен налипать металл.

Штамповые стали для холодного деформирования упрочняют при термической обработке двумя способами: непосредственно в результате мартен-ситного превращения (закалка на первичную твердость с последующим низким отпуском); путем мартенситного превращения и дисперсионного твердения (закалка с повышенных температур на вторичную твердость с последующим отпуском при достаточно высоких температурах), обеспечивающих эффект вторичного твердения.

Штампы из сталей повышенной износостойкости подвергают закалке на первичную твердость и низкому отпуску. Оптимальную температуру закалки выбирают из условия получения максимальной твердости, но чтобы зерно было не крупнее 10 баллов и осталось небольшое количество А_ост. Температуру отпуска выбирают из условия получения максимальной прочности и ударной вязкости, и она не должна быть настолько высокой, чтобы вызвать процессы распада остаточного аустенита. Для достижения максимальной твердости штампы после закалки подвергают обработке холодом с последующим отпуском, но при этом снижается прочность и вязкость стали. Это проводится для массивных штампов, у которых получить высокую твердость при обычной закалке трудно. Штампы из вторичнотвердеющих сталей с высоким сопротивлением смятию закаливают с повышенных температур 1070...1100 °С. При последнем многократном отпуске при 520...560 °С происходит дисперсионное твердение твердость 61...63 HRC.

Для всех штампов, обрабатываемых на вторичную твердость, после шлифования обязателен отпуск при 400 °С в течение 1 часа.

Для штампового инструмента холодного деформирования в основном применяют цементацию, азотирование, цианирование и борирование.

Цементация обеспечивает повышение твердости и усталостной прочности за счет сжимающих остаточных напряжений в поверхностных слоях. Цементацию для просечных, вырубных матриц и пуансонов и осуществляют перед закалкой или совмещая с ней. После цементации прочность и вязкость заметно снижаются. Стали типа X, 9ХС, Х12М, Х12Ф1 подвергаются закалке и отпуску при 150...180 °С.

Азотируют легированную сталь при 510... 520 °С в течении 8...12 часов.

Низкотемпературное цианирование. Толщину слоя получают меньше чем при азотировании и этот слой будет иметь хорошую ударную вязкостью. Применяют для инструментов, работающих в условиях ударного нагружения. Цианиро­вание применяют для теплостойких сталей типа Х6ВФ, Х12М после закалки и отпуска и выполняют при 500...520 °С, толщина слоя 0,02...0,07 мм.

Борирование применяют для штампов простой конфигурации, работающих при повышенном износе без ударных нагрузок. Штампы из углеродистых сталей показывают более высокую стойкость, чем из легированных сталей. Борирование обеспечивает твердость поверхности более 16000...18000 МПа. Его проводят перед закалкой при температуре 850...1100 °С в течение 2...6 ч в жидких средах. Чем больше температура, тем больше опасность оплавления режущих кромок.

Стойкость штампа зависит: от химического состава стали, качества металла, термической обработки откованных заготовок и готовых штампов, конструкции штампов, условий работы.

На стойкость штампов влияет расположение волокон в заготовке. Основными причинами выхода из строя тяжелонагруженных штампов для холодного деформирования являются хрупкое разрушение от высоких циклических напряжений (усталость) и изменение геометрических размеров инструмента вследствие износа и смятия.