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. Экономия металла при изготовлении заготовок зубчатых колес достигается путем применения новых технологических процессов, обеспечи­вающих резкое сокращение припусков под механическую обра­ботку. К основным технологическим процессам малоотходного производства заготовок относятся:

Поперечно-клиновая прокатка круглыми валками или пло­скими плашками применяется при изготовлении заготовок типа ступенчатых валов коробки перемены передач. Только за счет исключения облоя по периметру заготовки достигается экономия 10-15 % проката по сравнению с объемной штамповкой на моло­тах и прессах. Припуск на механическую обработку уменьшается от 2,0-2,5 мм до 1,0-1,5 мм.

Холодная штамповка является наиболее экономичным про­цессом, который при высокой производительности обеспечивает минимальный припуск 0,1-0,3 мм на сторону с допуском на припуск 0,1 - 0,2 мм, гладкую поверхность без окалины, значи­тельно сокращает или полностью устраняет последующую меха­ническую обработку. Применяемое в настоящее время оборудова­ние позволяет изготовлять методом холодного выдавливания заготовки зубчатых колес типа вала с диаметром зубчатого венца до 75 мм и длиной хвостовика до 300 мм. Ведущая коническая шестерня с диаметром зубчатого венца 40 мм изготовляется за пять рабочих ходов с производительностью 30 шт/мин. Потеря металла в стружку при этом методе обработки составляет 2- 7 %.

Горячая высадка на многопозиционных автоматах осуще­ствляется с производительностью от 70 до 180 шт/мин, 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. Заготовки зубчатого колеса диаметром 67 мм и высотой 40 мм высаживаются за пять переходов из горя­чекатаного прутка с производительностью 70 шт/мин, отход металла в стружку около 6 %. Этот метод позволяет обрабатывать заготовки зубчатых колес диаметром до 195 мм из штанги диа­метром 90 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 и т. д. Когда не требуется высокая точность зубьев после спекания, зубчатые колеса не подвергаются дополни­тельной обработке.

Термическая обработка заготовок

Термическая обработка зубчатых колес включает в себя боль­шое число различных процессов, которые можно разбить на две группы:

1. Процессы, в результате действия которых металл приоб­ретает свойства, необходимые для механической обработки.

2. Процессы, которые необходимы для создания требуемых качеств в готовом зубчатом колесе.

После ковки, штамповки перед механической обработкой за­готовки проходят нормализацию, отпуск или отжиг.

Нормализация улучшает обрабатываемость резанием, размель­чает зерно и т. д. Отпуск снижает внутренние напряжения, сохраняет высокую твердость и т. д. Отжиг имеет несколько разновидностей, подробно рассмотрим изотермический отжиг, который производится в специальных печах.

Чтобы обеспечить однородную структуру металла, хорошую обрабатываемость резанием, незначительную и стабильную де­формацию зубчатых колес при цементации и закалке, заготовки перед механической обработкой должны иметь феррито-перли­товую структуру.

Учитывая большую неоднородность металла в состоянии по­ставки, неравномерное охлаждение заготовки после ковки и дру­гие факторы необходимая феррито-перлитовая структура обра­зуется при изотермическом отжиге. Это относится к стальным де­талям, деформированным как в холодном, так и горячем состоя­нии, особенно к заготовкам из легированных сталей - хромони-келовых, хромомолибденовых и т. д. Чтобы полностью снять ковочные напряжения, температура нагрева при отжиге рекомен­дуется на 15-30 °С выше, чем при цементации.

При изотермическом отжиге поковки нагревают до 950 °С с выдержкой при этой температуре до полного прогрева, затем быстро охлаждают потоком воздуха до 650 °С, для превращения аустенитовой структуры в феррит и перлит. При температуре 650 °С производят выдержку для перлитового превращения при постоянной температуре. Затем заготовки медленно остывают в печи до 315 °С. После этого заготовки вынимают и охлаждают на воздухе. Точное время выдержки и температура меняются в зависимости от химического состава обрабатываемой стали, термического оборудования и размера заготовки.

Перед механической обработкой поковки должны иметь перлито-ферритовую структуру с твердостью ИВ 156-207. Металл заготовки с пониженной твердостью прилипает к режущему ин­струмент, при этом шероховатость поверхности ухудшается. Слишком твердый материал вызывает повышенный износ ин­струмента.