Надежность
Производство в РФ
+7 (351) 777-06-53
ждем вашего звонка
Сделать заявку

Нитроцементация шестерен

ОКБ Козырев > Техническая библиотека > Нитроцементация шестерен

Нитроцементация шестерен

А. С. СИДЕЛЬНИКОВА, О. В. ГОРДИН
Сибирский металлургический институт
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 8. 1968 г.

В настоящей работе приводятся результаты исследования коробления шестерен буровых агрегатов из стали ЗОХГТ после нитроцементации.

Готовые шестерни диаметром 150, 170 и 232 мм из стали ЗОХГТ подвергали нитроцементации триэтаноламином в шахтной печи Ц-25 при 820-840 °C 4 ч (давление отходящих газов 40-60 мм вод. ст., подача триэтаноламина 4-5 см3/мин, глубина нитроцементированного слоя 0,5-0,7 мм). После нитроцементации шестерни закаливали в масле МС-20 при 120-140 °C.

Микроструктура сердцевины зубьев и самих шестерен после закалки в масле состояла из троосто-мартенсита и троостита. Микроструктура нитроцементованного слоя состояла из мартенсита и дисперсных нитридных и карбонитридных фаз в поверхностных фильмах слоя.

На стандартных образцах, обработанных с партиями деталей, исследовали механические свойства. Сталь имела σВ=147 кГ/мм, aн=7,1 кГм/мм2, твердость поверхности НRС 55-62, твердость сердцевины HRC 26-30. Механические свойства образцов из стали 30ХЮА, подвергнутых азотированию в производственных условиях, следующие: 116 кГ/мм2; aн=7,8 кГм/см2; твердость поверхности HRC 45—65 и сердцевины HRC 20—24.

Измеряли геометрические размеры шестерен, обработанных по выбранному режиму. Диаметр шестерни изменялся на 0,02-0,03 мм, радиальное биение и ширина шлицев на 0,01-0,02 мм, длина общей нормали на 0,02-0,05 мм.

В работе [1] отмечается, что допуск на изготовляемые шестерни должен состоять на 1/3 из допуска для механической обработки и на 2/3 для термической обработки. Однако на заводах допуск на механическую обработку часто бывает больше.

Были изучены отклонения между теоретическим и эмпирическим распределением значений общей нормали после механической и химико-термической обработок.

Проведя расчет нормального распределения для трех наименований шестерен по характеристикам m и D [2], находим оценки математического ожидания и дисперсии нормального закона распределения:

Оценка математического ожидания и дисперсии нормального закона распределения

Используя значения найденных параметров закона нормального распределения, подсчитываем частоту попаданий значений общей нормали из опыта по выбранным интервалам и, определив теоретические вероятности попаданий значений общей нормали для каждого интервала, сравниваем полученные данные с действительным распределением (см. рис.1).

Теоретическое и эмпирическое распределение значений общей нормали для механически обработанных и нитроцементованных шестерен

Рис.1. Теоретическое и эмпирическое распределение значений общей нормали для механически обработанных и нитроцементованных шестерен.а — длина общей нормали 53,69-0,06; б — длина общей нормали 84,80-0,07; в — длина общей нормали 61,95-0,12; 1 — теоретическая кривая; 2 — эмпирическая кривая для механически обработанных шестерён; 3 — эмпирическая кривая для нитроцементованных шестерён.

Для проверки соответствия теоретического и статического распределения вероятностей определяем значения расхождения для каждого типа шестерен после механической обработки и после нитроцементации (см. табл.).

Таблица 1.

Значение меры расхождения Число степеней свободы, r Вероятность соответствия по расчётным данным, p Диаметр шестерни, мм
0,65
————
0,48
2
————
6
0,73
————
>0,99
150
2,78
————
0,41
4
————
6
0,60
————
>0,99
170
1,07
————
1,52
4
———
6
0,899
————
0,96
232
Примечание. В числителе данные после механической обработки, в знаменателе — после нитроцементации.

За величину расхождения принимаем квадратичный критерий Пирсона:

квадратичный критерий Пирсона

Вероятность совпадения теоретических и статистических значений распределения общей нормали во всех разобранных случаях высокая. Поэтому можно считать, что величины значений общей нормали распределяются по нормальному закону.

Если проанализировать полученные кривые, то можно отметить, что центр распределения значений общей нормали не расположен в поле чертежного допуска для шестерен после механической обработки. Длина общей нормали вне поля допуска не может быть исправлена термической или химико-термической обработкой (рис. а).

Центр распределения значений общей нормали после механической обработки находится в пределах допуска для нитроцементации. Изготовление шестерен с длиной общей нормали вне допуска для механической обработки (1/3 всего чертежного допуска) может повлечь за собой отклонение размеров определенного количества шестерен после нитроцементации от чертежных (рис. б).

Центр распределения значений общей нормали после механической обработки расположен в пределах допуска (1/3 всего чертежного допуска) для механической обработки. После нитроцементации с закалкой центр распределения значений общей нормали находится в поле допуска. В этом случае коробление после нитроцементации и закалки по указанному режиму будет соответствовать короблению, указанному в чертеже (рис. в).

Выводы. 1. Для изготовления шестерен хорошего качества необходимо для механической обработки использовать точно 1/3 всего чертежного допуска, а для нитроцементации 2/3.

2. Надежность и долговечность суровых агрегатов с использованием нитроцементовавных шестерен из стали ЗОХГТ гораздо больше, чем агрегатов с азотированными шестернями из стали ЗОХЮА.

3. Нитроцементация — менее длительный процесс, чем азотирование, и обеспечивает получение шестерен с более высокими механическими свойствами и меньшим короблением, чем при цементации.

Список литературы:

1. Ассонов А.Д. Современные методы термической обработки. М., Машгиз, 1964.
2. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., Физматгиз, 1962.