1.2. Материалы и методы получения заготовок.

1.2.1.Материал заготовок.

Выбирают в зависимости от назначения и условий эксплуатации колес, передаваемых ими нагрузок, скоростей вращения и т.п.

При выборе марки стали необходимо учитывать следующие требования: низкую стоимость материала, хорошую обрабатываемость резанием, минимальное коробление при закалке, высокую прочность, долговечность работы и повышенную стойкость к износу. Для большинства зубчатых передач автомобилей, тракторов, самолетов, станков и других машин, передающих большие нагрузки, лимитирующими факторами являются: прочность зубьев - сопротивление на изгиб, стойкость поверхности профиля зубьев против усталостного разрушения (питтинга) и изнашивание зубьев. Разрушение зубчатых колес рассматривается как явление поверхностной усталости.

Для производства зубчатых колес применяют, стали: углеродистые 40, 45, 50; углеродистые пониженной прокаливаемости 55ПП; хромистые-20Х, 35Х, 40Х, 50Х; хромоникелевые 12ХН3А,12Х2Н4А, 20ХН, 40ХН; хромомарганцевые 18ХГ, 18ХГТ, 25ХГТ,30ХГТ; хромомолибденовые- 20ХМ; хромоалюминиевые с молибденом – 38ХМЮА, 38Х2МЮА; хромоникелемолибденовые –18Х2Н4МА, хромоникелемолибденовые с титаном 25ХГНМТ.

Углеродистые стали не нашли широкого применения для изготовления зубчатых колес вследствие большого коробления в процессе термообработки и сравнительно низкой прочности.

Легированные стали с содержанием хрома, никеля, молибдена, марганца применяют для изготовления высоконагруженных зубчатых колес. Известно, что в готовом зубчатом колесе наилучшие свойства получаются после цементации. После термической обработки зубчатые колеса имеют твердую поверхность, хорошо сопротивляющуюся износу, хорошую внутреннюю структуру, высокую ударную вязкость, высокие показатели по сопротивлению усталости металла. Глубина цементированного слоя зубчатых колес составляет 1-2 мм. Сталь 38ХМЮА имеет незначительное коробление во время термической обработки, но плохо обрабатывается и не обеспечивает низкой шероховатости поверхности на профиле зубьев. В автомобильной промышленности азотируемая сталь 38ХМЮА широко используется для изготовления измерительных (эталонных) конических колес с прямыми зубьями. Хромоникелевые, хромомолибденовые и хромомарганцевые цементируемые стали, широко используют при изготовлении зубчатых колес автомобилей, самолетов и станков.

1.2.2. Методы получения заготовок.

При изготовлении заготовок зубчатых колес применяют различные методы. Лучшим методом является тот, по которому заготовки получаются более экономичными, включая стоимость механической обработки, и имеют требуемое качество.

Поперечно-клиновая прокатка круглыми валами или плоскими плашками применяются при изготовлении заготовок типа ступенчатых валов коробки перемены передач. Припуск на механообработку составляет 1,0-1,5 мм. Исключается облой по периметру. Производительность прокатных станков 360-900 штук в час.

Холодная штамповка обеспечивает минимальный припуск 0,1…0,3 мм на сторону, гладкую поверхность без окалины, значительно сокращает или полностью устраняет последующую механическую обработку. В настоящее время оборудование позволяет получать заготовки зубчатых колес типа вала с диаметром зубчатого венца до 75 мм и длиной хвостовика до 300 мм. Производительность до 30 штук в минуту.

Горячая высадка на многопозиционных автоматах осуществляется с производительностью от 70 до 180 штук в минуту, заготовки не имеют облоя, припуск на сторону под механическую обработку для заготовок диаметром от 30 до 120 мм находится в пределах 0,35…0,75 мм. Этот метод позволяет обрабатывать заготовки зубчатых колес диаметром до 195 мм.

Метод порошковой металлургии. Зубчатые колеса спекаются из порошковых смесей в закрытых штампах при температуре ковки. Этот метод применяют для изготовления зубчатых колес насосов, конических колес дифференциала, коробок передач садовых тракторов. Производительность процесса для деталей с простой формой достигает 3000 штук в час, а более сложных от 200 до 800 штук в час. Когда не требуется высокая точность зубьев после спекания, зубчатые колеса не подвергаются дополнительной обработке.

Горячее накатывание зубьев цилиндрических зубчатых колес. Поковку, полученную на механическом ковочном прессе, устанавливают в зажимное приспособление, закрепляют между стаканами, и нагревают, ТВЧ до 1100…1150 С. Зубья накатывают за два последовательных этапа. Сначала гладкими роликами калибруют штамповочную поковку по наружной поверхности и ширине зубчатого венца под накатку. Затем заготовка в сжатом состоянии вместе с индуктором перемещается гидроцилиндром в положение для накатки зубьев. После вторичного подогрева на заготовке зубчатыми накатниками накатываются зубья. Метод применяется взамен чернового зубофрезерования. Точность зубчатых колес после накатывания: радиальное биение 0,8…1,0 мм, колебание длины общей нормали 0,5…0,7 мм. Припуск на сторону зуба 1,5…2,0 мм. Базирование заготовки при расточке отверстия и обработке торцов производят по внешнему диаметру зубчатого венца.