 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Казань" Erid: 2SDnjeHU93Z
| |
каким должен быть ход кривой твердость — глубина (поверхностная твердость — падение твердости по глубине — твердость сердцевины) для того, чтобы получить оптимальное значение усталостной прочности? Решению этого вопроса были посвящены исследования Реттига, Педерсона и Рица, Волькенштейна и Линхарта. Было установлено, что еще отсутствуют достаточно надежные представления об эксплуатационных свойствах цементованных зубчатых колес. Нельзя сделать правильное заключение о свойствах зубчатых колес на основании испытаний свойств образцов, подвергнутых той же обработке.
Испытания на усталостную прочность являются дорогостоящими и требуют затраты большого количества времени (особенно при определении прочности боковой поверхности). Наиболее целесообразными являются испытания на прочность при биении зубчатого колеса, поскольку в этом случае затраты не столь велики; при этих испытаниях можно проследить влияние на прочность зубчатого колеса таких важных параметров, как, например, поверхностная твердость, глубина цементации, прочность сердцевины, содержание углерода в поверхностной зоне.
На основании анализа эксплуатационных свойств цементованных зубчатых колес можно сформулировать следующие основные требования к материалу и его термообработке:
достижение оптимальных значений бSchG и pD при получении установленных значений твердости и глубины цементации; малая склонность к заеданию, задирам и износу; достаточное сохранение геометрии после термообработки; высокое качество поверхности после механической обработки.
Ниже основные закономерности технологии обработки будут рассматриваться на примере зубчатого колеса, показанного на рис. 4.93. 
Правильный выбор материала и соответствующих методов термообработки является одной из главных предпосылок, гарантирующих достижение требуемых конструкционных свойств. Это особенно важно в случаях, когда на цементованное зубчатое колесо действуют большие нагрузки.
В качестве материалов для цементованных зубчатых колес используются цементуемые стали по стандарту TGL 6546. Качество стали для изготовления цементованных зубчатых колес оценивают на основании следующих характеристик:
а) по назначению (конструкции):
усталостная прочность ножки зуба и его боковой поверхности;
прочность сердцевины; вязкость;
б) по технологии термообработки: прокаливаемость (слоя и сердцевины); склонность к росту зерна;
склонность к поверхностному окислению (обезуглероживанию);
в) по технологии механической обработки:
хорошая обрабатываемость резанием до цементации; хорошая шлифуемость после цементации;
г) по экономическим соображениям:
стоимость материала (основная цена и наценка); общие расходы на обработку.
Исходя из нужных значений бSchG и pD с учетом размеров зубчатого колеса, определяют величины поверхностной твердости и глубины цементации. Эти величины являются наиболее важными, определяющими конструктивную прочность и технологию термообработки цементованных зубчатых колес; они являются одновременно параметрами, контролируемыми при цементации.
При выборе оптимальной марки стали для предупреждения дефектов и брака необходимо также учитывать другие приведенные выше требования, особенно касающиеся технологии механической обработки и технологии термообработки, в частности цементации.
4.6.2.1.1. Поведение материала при науглероживании (цементуемость)
При выборе стали для цементации следует учитывать:
склонность к росту зерна;
склонность к поверхностному окислению (окислению цементованного слоя).
Склонность к росту зерна
При составлении технологии экономичного процесса, предусматривающего закалку с температуры цементации (см. ниже — рис. 4.130 и 4.131), необходимо, чтобы выбранная сталь имела малую склонность к росту зерна при нагреве. Итак, закалка с температуры цементации требует применения так называемых природно мелкозернистых сталей — таких, например, как сталь марки 20МоСг5 (TGL 6546). Эти природно мелкозернистые стали характеризуются в отличие от других цементуемых сталей значительно меньшим ростом зерен в процессе нагрева для науглероживания. Если в случае закалки с температуры цементации применять не природно мелкозернистые стали, то в слое и в сердцевине будет крупнозернистая структура, определяющая сильное уменьшение вязкости цементованных и закаленных деталей.
Склонность к поверхностному окислению (окисление цементованного слоя)
В случае прецизионного проведения процесса термообработки (в том числе цементации) иногда удается настолько уменьшить изменение размеров и формы, что отпадает необходимость в последующем шлифовании цементованных деталей вообще и зубчатых колес в частности. Однако в этих случаях следует учитывать возможность окисления цементованного слоя ряда легированных сталей.
Науглероживающие среды содержат кислород в связанном виде, например в виде СО, С02 и Н20; таким образом, науглероживающие среды характеризуются определенным кислородным потенциалом (см. раздел 4.8). Для железа этот потенциал настолько мал, что окисления не происходит. Для легирующих элементов с высоким сродством — к кислороду (например, Сг и Мп) уже при этих небольших значениях кислородного потенциала наблюдается внутреннее окисление. Применительно к цементуемым сталям следует говорить об окислении цементованного слоя. В результате окисления этого слоя уменьшается усталостная прочность; на зубчатых колесах происходит усталостное выкрашивание (питтинг). В случае применения нешлифованных цементованных зубчатых колес необходимо выбирать такие стали, которые не имеют склонности к окислению цементованного слоя или у которых эта склонность мала. Молибден и никель обладают меньшим сродством к кислороду, чем такие легирующие эле
менты, как марганец и хром. Поэтому цементуемые стали, содержащие молибден и никель, не проявляют склонности к окислению поверхностного (цементованного) слоя или это проявление у них мало.
4.6.2.1.2. Поведение материала при упрочнении в результате цементации и закалки
При выборе той или другой конкретной марки цементуемой стали существенное значение имеют размеры изделия. Как следует из раздела 3.2.7, это связано с возможностью достигнуть определенной скорости охлаждения при закалке. Не во всех случаях важным для назначения режима цементации размером зубчатых колес оказывается их диаметр или ширина; в последнее время все чаще пользуются приведенным в TGL 25473/01 некоторым характеристическим размером s (рис. 4.94 и 4.95).
Прокаливаемость как одно из важнейших свойств конкретной стали была уже рассмотрена в разделе 3.2.7. В данном разделе применительно к цементации еще раз приведены такие важные величины, как максимально достигаемая твердость (рис. 4.96) и глубина закалки (рис. 4.97). Из-за различия по содержанию углерода в цементованном слое и в сердцевине прокаливаемость этих объемов изделия различная. Поэтому в цементуемых сталях отдельно рассматриваются прокаливаемость слоя и прокаливаемость сердцевины. 
Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjdGEg5q |
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ