Способ восстановления зубчатых колес

 

Изобретение относится к способам ремонта наплавкой металлических изделий и может быть использовано, например, при восстановлении выработавших ресурс выносливости открытых зубчатых колес в передачах приводов механизмов судоходных шлюзов. Цель изобретения - снижение энергоемкости и трудоемкости процесса восстановления, а также повышение срока службы после ремонта зубчатых пар, выработавших ресурс выносливости, с модулем более 8 мм при износе профиля от 0,6 до 4 мм. При восстановлении зубчатого колеса электродуговую наплавку в среде защитного газа производят с проплавлением основного металла на глубину 0,12-0,16 мм по всему рабочему профилю зуба малоуглеродистой сталью слоем переменной толщины. Этот слой обеспечивает увеличение толщины зуба по сравнению с номинальной у вершины на 0,13 модуля, у ножки - на 0,25 модуля. Последующей механической обработкой получают толщину зуба у основания ножки с каждой стороны больше номинальной на 0,10-0,13 модуля, после чего проводят упрочняющую обработку.

СОЮЗ СОТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19)SU (51)5 В 23 К 9/04

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ql

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

lEQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4359224/31"27 (22) 06.01.88 (46) 23.08.90.Бюл. Ф 31 (71) Московский институт инженеров водного транспорта (72) В.И.Савин, В.В.Бочаров, Н.Г.Гавриш, В.M.Aãàôîíoâ, Л,Е.Пущин и В.Н.Лесняк (53) 621.791.92 (088.8) (56) Восстановление шестерен.и шлиценых валов. Сборник — обзорная информация сер.Ремонт и техническое обслуживанйе машино-тракторного парка. М.: ЦНИИТЭИ Госкомсельхозтехники

СССР, 1978, с.10-16. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ

КОЛЕС (57) Изобретение относится к способам ремонта наплавкой металлических изделий и может быть использовано, например, при восстановлении выработавших ресурс выносливости открытых зубчатых колес в передачах приводов

Изобретение относится к способам ремонта наплавкой металли |еских иэделий и может быть использован, например, при восстановлении выработавших ресурс выносливости открытых зубчатых колес в передачах приводов механизмов судоходных шлюзов и при применении .газопламенного источника энергии.

Цель изобретения — снижение энергоемкости и трудоемкости процесса восстановления, а также повьппение послеремонтного срока службы зубчатых пар, 2 механизмов судоходных шлюзов, Цель изобретенйя — снижение энергоемкости . и трудоемкости процесса восстановления> а также повышение срока службы после ремонта зубчатых пар, вырабо" тавших ресурс выносливости, с модулем более 8 мм при износе профиля от 0,6 до 4 мм, При восстановлении зубчатого колеса электродуговую наплавку в среде защитного газа производят с проплавлением основного металла на глубину 0,12-0,!6 мм по всему рабочему профилю зуба малоуглеродистой сталью слоем переменной толщины. Этот слой обеспечивает увелинаниа толщины зуба ло сраинанию с но минальной у вершины на 0,13 модуля, у ножки — на 0,25 модуля, Последующей механической обработкой получают талинку зуба у основания ножки с каж- С ю дой стороны больше номинальной на

0,10-0,13 модуля, после чего проводят Е упрочняющую обработку. выработавших ресурс выносливости, с модулем более 8 мм при износе профиля от 0,6 до 4,0 мм.

Способ восстановления зубчатых колес заключается в том, что электродуговую наплавку в среде защитного газа производят на весь рабочий профиль зуба малоуглеродистой легированной сварочной проволокой с проплавлением основного металла на глу— бину 0,12-0,16 мм при толщине наплав-.. ленного слоя, увеличивающем первоначальную номинальную толщину зуба на

1586870

0,13-0,25.модуля, причем у вершины: зуба увеличение толщины составляет

0,13 модуля с плавным возрастанием ее к ножке зуба до 0,25 модуля, а при последующем нарезании зубьев обеспечивают увеличение толщины у основания ножки зуба относительно перноначальной на 0,10-0,13 модуля с каждой стороны зуба, после чего проводят упрочняющую низкотемпературнук> химико-термическую обработку, пре" имущественно азотирование или ниэкотемпературное цианирование, обеспечивая превышение твердости поверхности 15

1 зубьев шестерни над твердостью зубьев колеса не менее, чем на 80-100 НВ.

Нижний предел глубины проплавле" ния 0,12 мм необходим для гарантированного проплавления поверхностного gp слоя, содержащего усталостные трещины. При исследовании под микроскопом МИМ восьми шлифов, вырезанных из отработавшей ресурс выносливости шестерни, обнаружены отдельные трещины 25 глубиной 0,.08-0,09 мм при подавляющей глубине трещин 0,03-0,06 мм. Глубина проплавления свыше 0,16 MM нецелесообразна, так как ведет к повышенному расходу энергии и увеличи>зает глубину зоны сплавления, оказьпзает влияние на микроструктуру осно>зного металла а усиление положительного эффекта не достигается.

Для получения укаэанной глубины проплавления применяют режимы наплавки

2. 2

I 1,2d х10+5А;

I — + ? В

5 где d — диаметр сварочной проволоки, мм, равен 0,10-0,12 модуля зуба, 45

I — - сварочный ток, А

U †.сварочное напряжение,В.

Указанная глубина проплавления обеспечивается. также технологическими приемами. Наплавка вначале производится (последовательно) только на одну сторону всех зубьев (колеса шестерни), а затем после остывания в течение 25-30 мин на другук> сторону при скорости подачи проволо1 55 ки U = (7-IZttt) мм с, где m — модуль зубьев (мм), и скорости перемещения электрододержателя вдоль зуба

U = 0>05 — 0,11 Utt, причем большая величина Ug относится к наплавке у вершины зуба.

Перемещение электрододержателя по длине зуба — возвратно-поступательное, непрерывное, ширина наплавочного валика Ь = 4 «+ 1 d и формируется за счет колебательного (зигзагообразного) перемещения электрододержателя поперек зуба одновременно с продольным перемещением. Увеличение толщины ножки восстановленного зуба на величину 0,10-0,13 модуля проводят с тем, чтобы обеспечить увеличение изгибной прочности зуба у основания (т.е. увеличение момента сопротивления ножки зуба, рассматриваемого при расчете зубьев на прочность как консольная балка). Увеличение усталост" ной прочности достигают выполнением рабочей поверхности зубьев коррозионно стойкой, проплавлением слоя усталостных трещин с получением монолитного металла, а также увеличением твердости поверхности при химико-термической обработке.

Увеличение толщины наплавленного слоя у ножки зуба до 0,25 модуля достаточно для получения после эубонареэания усиления у основания ножки зуба на 0,10-0,13 модуля с кажой стороны. Превышение величины 0,25 модуля нецелесообразно, так как увеличивается расход наплавочного материала и трудоемкость зубонарезания, Выполнение толщины слоя у вершины менее 0,10 модуля технологически трудно выполнимо, а более 0,13 модуля неэффективно с точки зрения изгибной прочности зуба.

Нарезание зубьев после наплавки ведут стандартной червячной фрезой с углом профидя исходного контура на 3-5 град больше первоначального номинального угла профиля зубьев, Увеличение иэносостойкости достигается применением малоуглеродистой легированной сварочной проволоки, легирующие элементы которой при указанных режимах наплавки с охлаждением на воздухе образуют упрочняющие фазы †:интерметаллиды,.нитриды и др. Износостойкость увеличивают наплавкой малоуглеродистой низколегированной сварочной проволоки по указан-1 ным режимам с последующей химико-термической обработкой — азотированием или низкотемпературным цианированием.

5 1586870.

Трудоемкость и энергоемкость сНН- подачи проволоки 7 ш 70 мм с жаются при наплавке коррозионно стой- U< — йродольная скорость перемещекого материала за счет исключения опе- ния электрододержателя 0,08U„ с раций нагрева под наплавку и высоко" 6 мм с"1; Ь - ширина нанлавочного температурной термообработки (закалки валика 5d 5 мм; n - число непрес отпуском, а также химико-термичес-. Рывных продольных проходов по длине кой обработки колеса). Снижение зуба, равное 5 энергоемкости изготовления достигает- Время наплавки зуба с одной сторо- ся и за счет применения безуглеродис- lp ны 120 с; Материал сварочной провотой или малоуглеродистой сварочной локи для шестерни Св08Г2С, упрочняюпроволоки, наплавку которой сталь- щая обработка - азотирование, Н ных и чугунных колес ведут без по- 283 — 302, для колеса Св08Х19Н9Ф2С2, догрева не снижая качества восстанов- Упрочняющей обработки нет, твердость ления (в известном наплавка высоко- 15 поверхности НКВ 92-96. углеродистой наплавочной проволокой

Нп-65 по ГОСТУ из стали 65Г или Предлагаемый способ восстановлеНпЗОХГСА). При этом исключается ния зубчатых пар, выработавших свой опасность образования холодных и ресурс, обеспечивает более высокий . горячих трещин в наплавленном слое. 20 срок службы восстановленных изделий, Твердость слоя после наплавки невы- Это достигается за счет повышения сокая (84-92 единицы по Роквеллу, изгибной и усталостной прочности зубьшкала В), что позволяет вести высоко- ев, износостойкости. Способ обеспепроизводительно зубонарезание после чивает снижение энергоемкости и трунаплавки без отжига или высокотемпе- 25 доемкости изготовления. Наиболее эф-.

РатУРного отпУска, В качестве напла- фективен предлагаемый способ для восвочного материала применяют свароч становления крупномодульных зубчатых ную проволоку из стали марок Св04Х2МА, пар от 8 мм и выше., СвООХ1 1H10M2T, Св08ХМФА, Св08Г2С, СвООХ12Н10Д2Т, Св09Х19Н9Ф2С2, само- 30 ф о р м у л а и з о б р е т е н и я защитную проволоку ПАНЧ-11 и другие равноценные. В качестве защитного газа Способ восстановления зубчатых газа применяют техническую двуокись колес, включающий электродуговую науглерода (углекислоту), азот, aproHg плавку поврежденных участков зубьев в пропано {или ацетилено) кислород З5 среде защитного газа, механическую обработку зубьев. после наплавки и.

П Р и м е р. Восстановление зубча последующую упрочняющую обработку, той пары первой ступени механизма при отличающийся тем, что, с вода затвора шлюза 11 - 1 канала им,Моек целью снижения энергоемкости и трудовы ° m = 10 мм; Z>= 17; Вш = 170 мм; 40 емкости процесса восстановления и noBbl% величина износа 0,7-1,3; Z = 65; вышения срока службы после ремонта зубчатых пар с модулем более 8 мм при

0,8 мм. Угол профиля зубьев ис- иэносе профиля от 0,6 до 4 мм, наплавходного контура 15 . .Срок экс- ку ведут .с проплавлением основного . плуатации зубчатой пары 50 лет 45 металла на глубину 0,12-0,16 мм по (5,2.10 циклов) — вдвое боль- всему рабочему профилю зуба малоугле-. ше установленного проектом срока родистой сталью. слоем переменной толэксплуатации. щины до увеличения толщины зуба по

Режимы восстановления (наплавка в сравнению с номинальн у Р номинальной у вершины среде СО ) следующие:d — диаметр 50 на 0,13 модуля, у ножки - на 0,25 мосварочной проволоки, 1 мм; I — - ток дуля, а последующе е ей м хаиической

: наплавки = 1,2d 10 = 120 A; U - на- обработкой получдот толщину зуба у

Е . основания ножки с каждой стороны больпряжение — — = 24 В; U> — скорость ше номинальной на 0,10-0,13 модуля.