3. Шестерни, упрочняемые поверхностной и объемно-поверхностной закалкой при индукционном нагреве

Используют несколько вариантов поверхностной закалки при индукционном нагреве

Закалка шестерен в кольцевых индукторах со сквозным прогревом зуба

Такой способ закалки применяют для скоростных, плавно работающих, умеренно нагруженных шестерен, изготавливаемых из среднеуглеродистых улучшаемых сталей марок 45, 40Х, 40ХН и др.

Для нагрева мелкомодульных шестерен используют ламповые генераторы. Время нагрева составляет 10-40с в зависимости от модуля и габаритов шестерни. Температура нагрева не должна превышать 900 ⁰С. Прогревается насквозь зубчатый венец шестерни и некоторая зона под ним. Охлаждение при закалке осуществляется душем из спрейерного устройства, иногда погружением в масло.

Для крупномодульных шестерен применяется предварительный подогрев зубчатого венца до 550-650 ⁰С. В таком случае удается за очень короткое время равномерно нагреть зуб и впадину и осуществить закалку.

Объемно-поверхностная закалка шестерен среднего модуля

Применяется для обработки шестерен среднего (4-8 мм) модуля.

Шестерни изготавливают из стали пониженной прокаливаемости марки 58 (55ПП). Поковки шестерен проходят предварительную термообработку- ускоренное охлаждение после ковки для обеспечения наследственной мелкозернистости стали, и последующей нормализации для улучшения обрабатываемости и измельчения структуры перед закалкой.

Индукционный нагрев выполняют в кольцевых индукторах при небольшой средней скорости нагрева в области фазовых превращений (2-10 ⁰С/с). Время нагрева составляет 20-100 с для шестерен различных модулей и размеров. Для шестерен применяют средние частоты тока 2,5-10 кГц. Температура нагрева под закалку мало отличается от обычно применяемой для закалки при нагреве в печах.

Закалочное охлаждение осуществляют быстродвижущимся потоком воды, омывающим боковые поверхности и торцы зубьев, в специальных охлаждающих устройствах. Время охлаждения выбирают таким образом, чтобы обеспечить самоотпуск при 200-210 ⁰С, что эквивалентно отпуску в печи при 150-160 ⁰С. При необходимости можно применять отдельный низкотемпературный отпуск в печи.

При такой закалке создается закаленный на мартенсит слой твердости (HRC 59-61), сердцевина зубьев и подслой под впадинами упрочняются на структуру тонкой феррито-цементитной смеси (сорбит или троостит закалки) с твердостью HRC 30-40.

Поверхностная закалка крупномодульных шестерен "по впадине"

Этот способ применяют для крупномодульных шестерен, изготавливаемых малыми сериями из среднеуглеродистых сталей марок 40Х, 40ХН и др.

Нагрев осуществляется на средних частотах (2,5-10 кГц) и ограничивается в данный момент времени одной впадиной, поэтому потребная установленная мощность высокочастотного оборудования определяется из расчета 1,5-2 кВт/см². Следующая впадина закаливается после окончания закалки предыдущей.

Закалка "по впадине" может осуществляться непрерывно-последовательны и одновременным способом.

Охлаждение выполняется водяным душем. Для того, чтобы обеспечить необходимый нагрев впадины индукторы работают при очень малых зазорах. Расстояние от нагреваемой поверхности впадины до индуктора должно составлять 0,2-0,5 мм при непрерывно-последовательной закалке и 1-1,5 мм при одновременной закалке.

Для закалки необходимы точные быстро переналаживаемые станки или станочные приспособления, обеспечивающие постоянство расположения и перемещения индуктора при закалке всех впадин.