ИНДУКЦИОННАЯ ЗАКАЛКА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ШЕСТЕРЕН

Индукционная закалка крупногабаритных шестерен может проводиться одним из следующих методов: закалкой рабочих поверхностей зубьев (закалка «по зубу») или закалкой рабочих поверхностей и впадины зубьев (закалка «по впадине»).

Нами был применен второй метод для закалки осевой шестерни маневрового тепловоза ТГМЗ (модуль 10).

После предварительной механической обработки заготовки шестерен улучшали; затем нарезали шестерни и закаливали зубья с нагревом ТВЧ. Для нагрева использовали машинный генератор МГЗ-250/2500. Режим работы был следующий: мощность 95-100 кВт, напряжение на генераторе 450-500 В, ток генератора 180-220 А, коэффициент мощности 0,95-0,97. Использовали закалочный трансформатор ВТО-500 с 15 витками в первичной обмотке одним во вторичной и модернизированный индуктор конструкции Московского автомобильного завода (изменены размеры планок).

Индуктор (рис. 1) позволяет одновременно нагревать две поверхности зубьев и впадины между ними: ветви 4-4 нагревают боковые поверхности, ветвь 3 — впадину.

Индуктор для закалки зубьев шестерен

Рис.1. Индуктор для закалки зубьев шестерен: 1 и 2 — контактные планки; 3 — передняя трубка; 4 — боковые трубки; 5 — магнитопровод; 6 — планка.

Трещины при индукционной закалке крупногабаритных шестерен

Для охлаждения мы применяли воду, но после закалки на поверхности зубьев и на впадинах наблюдались трещины. При закалке в подогретой до 50-60 °C воде и в мыльном растворе количество трещин уменьшалось, однако брак был значительным. Не избавила от появления трещин и закалка через зуб, предложенная Ленинградским металлическим заводом [1]. Трещины наблюдались во впадинах.

Для предотвращения появления трещин нами был разработан режим термической обработки зубьев шестерен , при котором индуктор вводится во впадину между зубьями и нагревает металл. Одновременно тыльные стороны нагреваемых зубьев охлаждаются водой из спрейера (рис. 2).

Схема работы спрейеров в период нагрева и охлаждения зубьев

Рис.2. Схема работы спрейеров в период нагрева и охлаждения зубьев: 1 — индуктор; 2 — спрейеры подстуживания (закалочные).

После прекращения нагрева (приблизительно в течение 20 сек) продолжается охлаждение водой тыльных сторон зубьев. Затем индуктор перемещается в следующую впадину. Таким образом, охлаждающая жидкость не направляется на нагретые под закалку части зубьев.

Для определения толщины и формы закаленного слоя зубья разрезались поперек и вдоль сечения (рис. 3).

Закаленный слой при закалке зуба

Рис.3. Закаленный слой при закалке зуба.

Правильный метод закалки крупногабаритных шестерен

Как показали исследования, такое подстуживание тыльных сторон зубьев способствует закалке их противоположных сторон до необходимой твердости; значительной скорости охлаждения металла впадины способствует также масса ступицы.

После закалки шестерни отпускают в течение 3 ч при 180-200 °C. Глубина закаленного слоя составляет 2-6 мм; твердость сердцевины НВ 255-300. Твердость плавно уменьшается от поверхности к сердцевине зубьев.

Микроисследование закаленных участке показывает, что при отсутствии перегрева структура закаленного слоя представляет собой средне- и мелкоигольчатый мартенсит. На границах закаленных участи имеется троостит.

В результате применения этого способа закалки шестерен брак по трещинам на заводе был ликвидирован.

Список литературы:

А. Г. ШЕХТМАН
Людиновский тепловозостроительный завод
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 4. 1963 г.
1. Буткевич П. И., «МиТОМ», 1961. № 7.
Данная статьи была взята из этого ресурса.