Деформация при химико-термической
обработке обусловлена как структурными превращениями, вызывающими
изменение объема, так и тепловыми напряжениями, в результате
образования которых возникают изменения формы изделия. Этот дефект
имеет особое значение для зубчатых колес, у которых рабочая поверхность
зубьев после химико-термической обработки не подвергается
механической обработке и все искажения формы и размеров сохраняются в
готовых деталях. В результате ухудшается контакт при зацеплении, снижается
долговечность, возрастает шум при работе легковых автомобилей.
Объемные изменения прямо пропорциональны содержанию углерода в стали.
Данные, приведенные ниже, показывают резкое возрастание деформации при
увеличении закаливаемости и прокаливаемости стали 25ХГМ (балл зерна
7—8), что характеризуется возрастанием твердости после
закалки.
Твердость на расстоянии 9 мм от торца....... 35 42 45
Количество шестерен (в %), забракованных по деформации после ХТО
.................. 0—1 0,9 — 1,7 3,4 — 5,1
В связи с этим становится
очевидной необходимость контроля прокаливаемости стали не только для
обеспечения прочности, но и для стабилизации и снижения
деформации.
Существенное влияние на деформацию
оказывает концентрация углерода и азота в слое, глубина насыщения, режим
охлаждения при закалке. По этой причине автоматическое регулирование
степени насыщения становится особенно целесообразным.
Весьма эффективным методом
снижения деформации является применение при цементации и нитроцемеитации
непосредственной закалки с подстуживанием взамен закалки с повторного
нагрева [64]. Это позволяет уменьшить деформацию по биению делительной
окружности с 0,2—0,3 до 0,06—0,12 мм. Значительное уменьшение
деформации достигается при ступенчатой закалке в горячем масле (150— 200°
С); этот метод получил широкое распространение в производственной
практике (табл. 11).
Зубчатые колеса с тонкими
сечениями и малой жесткостью целесообразно закаливать на оправках или
в прессах. Применение оправок позволяет уменьшить деформацию в 4—5 раз (с
0,5 до 0,1 мм). В настоящее время для таких зубчатых колес (венцов) широко
используются закалочные прессы, в которых автоматически регулируется
количество закалочного масла — на первом этапе в течение 20 с подается 750
л/мин, на втором этапе охлаждения (ниже 200° С) — 130 л/мин.
Одновременно применяется
циклическое нагружение штампа с частотой одного колебания 2 с
в течение первых 20 с, чем предотвращаются напряжения, вызванные
трением между штампом и зубчатым колесом.
Указанные усовершенствования
конструкции прессов позволяют достигать минимальных значений деформации.
Так, для зубчатых колес заднего моста диаметром 300 мм поводка торца
и эллиптичность отверстия не превышает 0,06 мм. При закалке аналогичных
колес в прессах старой конструкции деформация была увеличена в 2
раза.
