Закалка ТВЧ
Основным видом термической обработки ранее являлась объемная закалка. Колеса соответственно изготовлялись из сталей типа 40Х, а в более ответственных случаях из 40ХН и др. Однако, объемная закалка не сохраняет вязкую сердцевину при высокой твердости поверхности. Обычно твердость поверхности 45...55 HRCэ. Поэтому в настоящее время объемная закалка уступила место поверхностным термическим и химико-термическим методам упрочнений. Такой обработкой можно достигнуть высокой твердости поверхностных слоев материала и создать в них напряжения обратного знака при сохранении вязкой сердцевины.
Для зубчатых колес применяют следующие основные виды поверхностных термических и химико-термических упрочнений:
- поверхностная закалка
- цементация
- нитроцементация с закалкой
- азотирование
Поверхностную закалку в основном применяют с нагревом ТВЧ. В связи с тем, что нагреваются поверхностные слои, деформации при закалке невелики и можно обойтись без последующего шлифования зубьев (однако это понижает точность на одну-полторы степени). Закалка с нагревом ТВЧ получила широкое распространение для средненапряженных колес, особенно в станкостроении, материалы - стали 40Х, 40ХН. Обычно твердость на поверхности 50...55 HRCэ.
Закалка с нагревом ТВЧ может также применяться для шестерен, работающих с улучшенными колесами, для обеспечения равнопрочности. Поверхностная закалка зубьев без охвата выкружек, повышающая износостойкость и сопротивление выкрашиванию, понижает прочность при изгибе. Оптимальной последовательной закалкой под водой прочность при изгибе можно повысить в 2 раза. Закалкой в обычном кольцевом индукторе с оптимальной глубиной закалки впадин 0,5...1 мм можно повысить прочность при изгибе в 1,5 раза. Важным достижением является поверхностная закалка с нагревом ТВЧ зубьев и аналогичных деталей в кольцевом индукторе при сквозном нагреве, причем глубина закалки и твердость подслоя определяются пониженной (или регламентированной) прокаливаемостью сталей 58, 45РП и др. Эта закалка уже много лет применяется в отечественном автомобилестроении.
Цементация (поверхностное насыщение углеродом) с последующей закалкой обеспечивает большую твердость и несущую способность поверхностных слоев зубьев и весьма высокую прочность зубьев на изгиб. В условиях современного производства целесообразно применять газовую цементацию. Широко используют хромистую сталь 20Х, а для ответственных зубчатых колес, особенно работающих с перегрузками и ударными нагрузками, - хромоникелевые стали 12ХНЗА, 20ХНМ, 18Х2Н4МА, 20Х2Н4А и безникелевые стали 18ХГТ, 25ХГТ и 15ХФ. Цементация и закалка зубьев после шевингования повышают прочность зубьев на изгиб до 3 раз. Однако дефекты обычного шлифования могут снизить этот эффект в 1,3...1,5 раза, а при значительных прижогах - до 2 раз.
Азотирование (насыщение азотом) обеспечивает особо высокую твердость и износостойкость поверхностных слоев. Азотируют готовые детали без последующей закалки. Для азотируемых колес применяют молибденовую сталь 38Х2МЮА, расширяется применение этого вида обработки безалюминиевых сталей типа 40ХФА, 40ХНА, 40Х до меньшей твердости, но большей вязкости. Азотирование - длительный процесс, требующий до 40...60 ч. Возможно ускорение процесса до 10 раз применением ионного азотирования и азотирования в тлеющем разряде. Зубья после азотирования в связи с минимальным короблением не шлифуют. Поэтому азотирование применяют для колес с внутренними зубьями и др., шлифование которых трудно осуществимо. Недостатками азотированных колес являются малая толщина упрочненного слоя, равная 0,2...0,5 мм, не позволяющая применять их:
- при ударных нагрузках из-за опасности растрескивания упрочненного слоя;
- при работе с интенсивным изнашиванием (при загрязненной смазке, попадании абразива) из-за опасности истирания упрочненного слоя и быстрого выхода передачи из строя.
Нитроцементация - насыщение поверхностных слоев углеродом и азотом в газовой среде с последующей закалкой - обеспечивает им высокую прочность, износостойкость и сопротивление заеданиям. Нитроцементация обладает достаточно высокой скоростью протекания процесса - около 0,1 мм/ч и выше; она получает все более широкое распространение. В связи с малыми деформациями она позволяет во многих случаях обойтись без последующего шлифования. При необходимости минимальных деформаций применяется низкотемпературная нитроцементация. Содержание азота в поверхностном слое позволяет использовать менее легированные стали, чем при цементации, а именно 18ХГТ, 25ХГТ, 40Х и др.
Мы производим поверхностное упрочнение всеми видами обработки
