Прочность зубчатых колёс

Прочность зубчатых колёс

Как закалённые в корпусе, так и закаленные в масле шестерни в основном используются в автомобильной конструкции. Как упоминалось ранее, хром-ванадиевые, хромоникелевые и силикомарганцевые сплавы изготавливаются как с высоким, так и с низким содержанием углерода.

Первый содержит от 0,45 до 0,60% углерода и достаточное количество других упрочняющих элементов, так что при простой закалке стали в масле от ярко-красного тепла поверхностное упрочнение получается достаточным для обычных целей износа, в то время как твёрдость не проникает глубоко в шестерню, но оставляет прочную сердцевину.

Низкоуглеродистые легированные стали, содержащие около 0,20% углерода, требуют упрочнения в корпусе для получения достаточно твёрдой поверхности для целей износа. Наблюдения заставляют предпочесть закалённое в корпусе зубчатое колесо. Следующие выводы основаны на результатах прямых испытаний на тысячах зубчатых колес.

1. Статическая прочность зубчатых колёс, закалённых в корпусе, равна статической прочности зубчатых колес, закаленных в масле, при условии, что в обоих случаях использовалась сталь одного и того же класса соответствующего состава и соответствующие термические обработки были проведены одинаково хорошо и должным образом.
2. Прямые эксперименты доказывают, что прочность зубчатых колёс наблюдается, когда закалённые в корпусе шестерни лучше сопротивляются ударам, чем закалённые в масле.
3. Механизм с закалённым корпусом несравнимо лучше сопротивляется износу, хотя, возможно, он не так бесшумен в действии.

Сильное возражение против упрочнения корпуса в девяти случаях из десяти, несомненно, связано с тем фактом, что операция упрочнения корпуса не понята должным образом. Глубина жёсткого корпуса или покрытия, время и температура, необходимые для получения определенных результатов, а также точный контроль условий, а также точное знание материала, подлежащего обработке, являются факторами, которые способствуют успешному упрочнению корпуса. 

Правила закалки и прочность зубчатых колёс

Для получения наилучших результатов при закалке обычной углеродистой стали следует соблюдать следующие правила.

  • Следует использовать сталь, содержащую менее 0,12 процента углерода и с низким содержанием марганца (менее 0,30 процента);
  • упрочнение корпуса должно быть выполнено химически определенным материалом, таким как смесь 60% древесного угля и 40% карбоната бария, и при температуре от 1560 до 1920 градусов по Фаренгейту. Чем выше температура, тем быстрее будет происходить отверждение корпуса. После операции упрочнения корпуса дайте стали остыть примерно до 1100 градусов по Фаренгейту. Затем повторно нагрейте изделие, подлежащее закалке, и закалите его при температуре 1650 градусов по Фаренгейту. Этот нагрев и закалка приводят к упрочнению центра, но снаружи он будет крупнозернистым и хрупким; поэтому нагрейте материал второй раз до 1470 градусов по Фаренгейту, чтобы сделать внешнюю поверхность не хрупкой.

Эта процедура более сложна, чем наиболее часто используемая, при которой детали сбрасываются непосредственно из коробок для отверждения в воду. Процесс, однако, может быть несколько изменен, если использовать хорошую никелевую сталь с низким содержанием углерода и после ее закалки при соответствующей температуре дать материалу остыть в коробках перед повторным нагревом и закалкой. В этом случае, если материал повторно нагревается, но один раз до 1470 градусов по Фаренгейту, результат будет полностью равен или лучше, чем результат наиболее тщательной обработки и двойной закалки обычных углеродистых сталей. Однако лучше проводить двойную закалку, так как тогда получаются исключительные прочностные и износостойкие качества. 

Способ изготовления зубчатого колеса

Идеальный способ изготовления зубчатых колёс из никелевой стали состоит в первом отжиге заготовки, затем её грубой обработке примерно по размеру, а затем повторном отжиге перед последним чистовым разрезом. Шестерни упакованы в смесь, как уже упоминалось, нагретую до температуры примерно от 1625 до 1650 градусов по Фаренгейту. Затем шестерням дают остыть в коробках, нагревают до 1500 градусов по Фаренгейту и закаляют в горячем рассоле или растворе хлорида кальция. И наконец, повторно нагревают до 1375 или 1400 градусов по Фаренгейту и закаляют в масле.

Еще одним важным моментом является ковка мелких деталей методом капельной ковки, которые также могут быть изготовлены из прутков на автоматических станках. Ковка методом капельной штамповки не улучшает качество стали, хотя некоторые стали менее подвержены травмам, чем другие. При работе с капельной ковкой, чтобы придать пластичность, материал должен быть нагрет очень сильно.

Исследование зубчатых колес для ковки и резки прутков, первое из которых было произведено одной из ведущих компаний по ковке методом литья под давлением, показало, что при статических испытаниях зубчатые колеса для резки прутков были на 25 процентов прочнее, а их устойчивость к ударам также была выше.

Прочность зубчатых колёс

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Пролистать наверх