Индукционная закалка крупногабаритных шестерен

А. Г. ШЕХТМАН
Людиновский тепловозостроительный завод
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 4. 1963 г.

Индукционная закалка зубьев 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.

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

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).

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).

Рис.3. Закаленный слой при закалке зуба.

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:

1. Буткевич П. И., «МиТОМ», 1961. № 7.