[go: up one dir, main page]

RU2740130C1 - Method of hardening of gear wheels - Google Patents

Method of hardening of gear wheels Download PDF

Info

Publication number
RU2740130C1
RU2740130C1 RU2020125576A RU2020125576A RU2740130C1 RU 2740130 C1 RU2740130 C1 RU 2740130C1 RU 2020125576 A RU2020125576 A RU 2020125576A RU 2020125576 A RU2020125576 A RU 2020125576A RU 2740130 C1 RU2740130 C1 RU 2740130C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear wheel
hardening
teeth
gear
tooth
Prior art date
Application number
RU2020125576A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Алектинович Панин
Анатолий Николаевич Оленцов
Андрей Юрьевич Панин
Алексей Юрьевич Егоров
Ирина Витальевна Храпова
Original Assignee
Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ") filed Critical Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ")
Priority to RU2020125576A priority Critical patent/RU2740130C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740130C1 publication Critical patent/RU2740130C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to machine building technology and can be used in heat treatment of gear wheels. Gear wheels tempering method involves exposure of gear wheel to high-frequency currents for surface hardening of teeth, wherein gear wheel is installed and fixed in rotation device. From each end of the gear wheel, gaplessly with the gear wheel, metal mock-ups repeating the shape of the gear wheel, made with width a making at least 0.1 tooth-length of the tooth of the gear wheel are installed and fixed. Inductor is installed above the gear wheel with metal dummy, the working part length of which is equal to 1.2-1.5 of tooth length of gear wheel. Inductor is actuated by teeth of the gear wheel and metal models with high-frequency currents. Foucault currents exceeding permissible values of hardening currents are induced on sharp edges of teeth ends of metal models. After termination of hardening process metal models are disconnected from rotation device and gear wheel.
EFFECT: provides for hardening of gear wheels without re-sharpening of sharp edges of ends of teeth due to concentration of Foucault currents at their edges, at that identical hardness of entire tooth surface of gear wheel is achieved.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано при упрочняющей термообработке зубчатых колес, в частности косозубых зубчатых колес.The invention relates to the field of engineering technology and can be used for hardening heat treatment of gears, in particular helical gears.

Известен способ упрочнения рабочей поверхности зубьев в зубчатом колесе, в котором для увеличения долговечности зубьев зубчатых передач при повышении качества и снижении себестоимости в рабочую поверхность зубьев подвергают цементации и закалке ТВЧ с получением переходного слоя путем перекрытия глубины закалки ТВЧ по отношению к глубине цементации для снижения внутренних термических напряжений при переходе от основного металла к упрочненному слою. За счет глубины закалки ТВЧ, которая в 1,5-2,0 раза превышает глубину цементации, получается слой по твердости ниже упрочненного, но выше твердости основного металла. Цементацию проводят на глубину h1, а последующую закалку ТВЧ на глубину h2 с температурой t2, где 0,16 m≤h1≤0,24 m, h1<h2<0,7 m, a Ac3<t2<Ас3 исх., Ас3-температура закалки для цементованного слоя, Ас3 исх. - температура закалки основного металла, t2 - температура нагрева ТВЧ, 0,7 m; 0,16 m; 0,24 m - заданные величины (патент RU №2 436 850 С2, МПК C21D 9/32, С23С 8/22, C21D 1/10, опубл. 20.12.2011).There is a known method of hardening the working surface of the teeth in a gear wheel, in which, to increase the durability of the teeth of the gears while improving the quality and reducing the cost, the working surface of the teeth is subjected to carburizing and hardening with HFC to obtain a transition layer by overlapping the depth of HFC hardening in relation to the depth of carburizing to reduce the internal thermal stresses during the transition from the base metal to the hardened layer. Due to the HFC hardening depth, which is 1.5-2.0 times greater than the carburizing depth, a layer is obtained in hardness lower than the hardened one, but higher than the hardness of the base metal. Cementation is carried out to a depth of h1, and the subsequent hardening of HFC to a depth of h2 with a temperature t2, where 0.16 m≤h1≤0.24 m, h1 <h2 <0.7 m, a Ac3 <t2 <Ac3 ref., Ac3- hardening temperature for the carburized layer, Ac3 ref. - hardening temperature of the base metal, t2 - heating temperature of high frequency current, 0.7 m; 0.16 m; 0.24 m - set values (patent RU No. 2 436 850 C2, IPC C21D 9/32, C23C 8/22, C21D 1/10, publ. 20.12.2011).

Недостатком данного способа закалки является возможность перекалки острых краев торцов зубьев, особенно косозубых зубчатых колес, из-за концентрации токов Фуко на их острых краях, что приводит к разрушению краев зубьев.The disadvantage of this hardening method is the possibility of reheating the sharp edges of the ends of the teeth, especially helical gears, due to the concentration of Foucault currents on their sharp edges, which leads to the destruction of the edges of the teeth.

Известен способ нагрева и закалки зубчатых колес и устройство для его осуществления, при котором осуществляют размещение зубчатого колеса внутри первого нагревателя, размещение второго нагревателя во внутреннем отверстии зубчатого колеса, подачу переменного электрического тока от второго нагревателя для индукционного нагрева зубчатого колеса, которое устанавливают с возможностью вращения, нагреватели содержат постоянные магниты и электромагниты переменного и постоянного тока, осуществляют подачу переменного электрического тока от третьего и четвертого нагревателей, размещенных вблизи боковых поверхностей зубчатого колеса, увеличивая частоту вращения колеса до заданного значения, при этом частоту переменного тока от первого нагревателя определяют по определенным формулам. Изобретение обеспечивает получение и выделение дополнительной тепловой энергии с разными частотами тока, что повышает равномерность нагрева (патент RU №2 534 047 С1, МПК Н05В 6/10, C21D 1/10, опубл. 27.11.2014).There is a known method of heating and hardening gear wheels and a device for its implementation, in which the gear wheel is placed inside the first heater, the second heater is placed in the inner hole of the gear wheel, an alternating electric current is supplied from the second heater for induction heating of the gear wheel, which is rotatably installed , the heaters contain permanent magnets and electromagnets of alternating and direct current, supply alternating electric current from the third and fourth heaters located near the lateral surfaces of the gear wheel, increasing the wheel speed to a predetermined value, while the frequency of alternating current from the first heater is determined by certain formulas ... The invention provides for the receipt and release of additional thermal energy with different current frequencies, which increases the uniformity of heating (patent RU No. 2 534 047 C1, IPC Н05В 6/10, C21D 1/10, publ. 27.11.2014).

Недостатком данного способа закалки является возможность перекалки острых краев торцов зубьев, особенно косозубых зубчатых колес, из-за концентрации токов Фуко на их острых краях, что приводит к разрушению краев зубьев.The disadvantage of this hardening method is the possibility of reheating the sharp edges of the ends of the teeth, especially helical gears, due to the concentration of Foucault currents on their sharp edges, which leads to the destruction of the edges of the teeth.

Известен способ индукционной закалки зубчатого колеса, принятый за прототип, который включает последовательный нагрев индуктором локального нагрева зубьев вращающегося зубчатого колеса до заданной температуры и их охлаждение жидкостью, при этом используют индуктор с магнитопроводом, ширину рабочей части индуктора выполняют не менее шага зацепления зубчатого колеса по его делительной окружности, а ее длину выполняют равной 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса. Рабочую часть индуктора размещают ее серединой на расстоянии 0,3-0,5 мм от поверхности вершины зуба, а продольную ось рабочей части индуктора размещают под углом 15-30° относительно направления зуба (патент RU №2 575 262 С1, МПК C21D 9/32, C21D 1/42, опубл. 20.02.2016).There is a known method of induction hardening of a gearwheel, taken as a prototype, which includes sequential heating by an inductor of local heating of the teeth of a rotating gearwheel to a predetermined temperature and cooling them with a liquid, while using an inductor with a magnetic core, the width of the working part of the inductor is performed not less than the pitch of the gearwheel engagement on it pitch circle, and its length is equal to 1.2-1.5 times the length of the tooth of the gear wheel. The working part of the inductor is placed in its middle at a distance of 0.3-0.5 mm from the surface of the tooth apex, and the longitudinal axis of the working part of the inductor is placed at an angle of 15-30 ° relative to the direction of the tooth (patent RU No. 2 575 262 C1, IPC C21D 9 / 32, C21D 1/42, publ. 02/20/2016).

Недостатком данного способа закалки является возможность перекалки острых краев торцов зубьев, особенно косозубых зубчатых колес, из-за концентрации токов Фуко на их острых краях, что приводит к разрушению краев зубьев.The disadvantage of this hardening method is the possibility of reheating the sharp edges of the ends of the teeth, especially helical gears, due to the concentration of Foucault currents on their sharp edges, which leads to the destruction of the edges of the teeth.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание способа закалки зубчатых колес, при котором отсутствует возможность перекалки острых краев торцов зубьев, особенно косозубых зубчатых колес, из-за концентрации токов Фуко на их краях, при этом достигается одинаковая твердость всей поверхности зуба косозубого зубчатого колеса.The technical result of the claimed invention is to create a method for hardening gears, in which there is no possibility of reheating the sharp edges of the ends of the teeth, especially the helical gears, due to the concentration of Foucault currents at their edges, while achieving the same hardness of the entire tooth surface of the helical gear.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе закалки зубчатых колес, заключающемся в том, что на зубчатое колесо воздействуют токами высокой частоты для поверхностной закалки зубьев, зубчатое колесо устанавливают и закрепляют в устройство вращения, с каждого торца зубчатого колеса беззазорно с зубчатым колесом устанавливают и закрепляют металлические макеты, повторяющие форму зубчатого колеса, выполненные шириной а, составляющей не менее 0,1 длины зуба зубчатого колеса каждый, причем над зубчатым колесом с металлическими макетами устанавливают индуктор, длина рабочей части которого выполнена равной 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса, которым воздействуют на зубья зубчатого колеса и металлических макетов токами высокой частоты, при этом токи Фуко, превышающие допустимые значения токов закалки, наводятся на острых краях торцов зубьев металлических макетов, после окончания процесса закалки металлические макеты отсоединяют от устройства вращения и зубчатого колеса и используются для дальнейшей закалки с новыми зубчатыми колесами, при этом острые края торцов зубьев зубчатого колеса будут иметь такую же твердость, как и вся поверхность зуба.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of hardening gear wheels, which consists in the fact that the gear wheel is exposed to high-frequency currents for surface hardening of the teeth, the gear wheel is installed and fixed in the rotation device, from each end of the gear wheel, with a gear wheel, and fix metal models, repeating the shape of the gear wheel, made with width a, constituting at least 0.1 of the length of the tooth of the gear wheel, each, moreover, an inductor is installed above the gear wheel with metal models, the length of the working part of which is made equal to 1.2-1.5 times the length of the tooth gearwheel, which acts on the teeth of the gearwheel and metal dummies by high-frequency currents, while Foucault currents exceeding the permissible values of quenching currents are induced at the sharp edges of the ends of the teeth of metal dummies, after the end of the hardening process, the metal dummies are disconnected from the rotation device and the gearwheel and use Used for further hardening with new gears, while the sharp edges of the ends of the gear teeth will have the same hardness as the entire tooth surface.

На фиг. 1 изображена схема установки косозубого зубчатого колеса и металлических макетов;FIG. 1 shows a diagram of the installation of a helical gear and metal models;

На фиг. 2 изображена схема установки индуктора для поверхностной закалки зубьев колеса и металлических макетов.FIG. 2 shows a diagram of the installation of an inductor for surface hardening of wheel teeth and metal dummies.

Способ закалки зубчатых колес, заключающийся в том, что на зубчатое колесо 1 воздействуют токами высокой частоты для поверхностной закалки зубьев 2. Зубчатое колесо 1 устанавливают и закрепляют в устройство вращения 3, с каждого торца 4 зубчатого колеса 1 беззазорно с зубчатым колесом 1 устанавливают и закрепляют металлические макеты 5, повторяющие форму зубчатого колеса 1, выполненное шириной а, составляющей не менее 0,1 длины зуба 2 зубчатого колеса 1 каждый, причем над зубчатым колесом 1 с металлическими макетами 5 устанавливают индуктор 6, длина рабочей части 7 которого выполнена равной 1,2-1,5 длины зуба 2 зубчатого колеса 1, которым воздействуют на зубья 2 зубчатого колеса 1 и металлических макетов 5 токами высокой частоты,The method of hardening gears, which consists in the fact that the gearwheel 1 is exposed to high-frequency currents for surface hardening of the teeth 2. The gearwheel 1 is installed and fixed in the rotation device 3, from each end 4 of the gearwheel 1 there is no gap with the gearwheel 1 and is installed and fixed metal dummies 5, repeating the shape of the gearwheel 1, made of width a, which is at least 0.1 of the length of the tooth 2 of the gearwheel 1 each, and above the gearwheel 1 with metal dummies 5, an inductor 6 is installed, the length of the working part 7 of which is made equal to 1, 2-1.5 lengths of tooth 2 of gear 1, which act on teeth 2 of gear 1 and metal models 5 by high frequency currents,

Реализацию способа рассмотрим на примере косозубого зубчатого колеса.Let us consider the implementation of the method using the example of a helical gear.

Косозубое зубчатое колесо 1, подлежащее закалке, устанавливают в устройство вращения 3 и соответствующим образом закрепляют в нем. С каждого торца 4 косозубого зубчатого колеса 1 беззазорно устанавливают металлические макеты 5 косозубого зубчатого колеса шириной а, составляющей не менее 0,1 длины зуба 2 косозубого зубчатого колеса 1 каждый. Над косозубым зубчатым колесом 1 с металлическими макетами 5 устанавливают индуктор 6, длина рабочей части 7 которого выполнена равной 1,2-1,5 длины зуба 2 косозубого зубчатого колеса 1. В процессе закалки в косозубом зубчатом колесе 1 и металлических макетах 5 наводятся токи Фуко, которые превышают допустимые значения закалки на острых краях 8 торцов 9 зубьев 2 металлических макетов 5. После окончания процесса закалки металлические макеты 5 отсоединяются от устройства вращения 3 и косозубого зубчатого колеса 1 и используются для дальнейшей закалки с новыми косозубыми зубчатыми колесами. При этом острые края 10 торцов 4 зубьев 2 косозубого зубчатого колеса 1 будут иметь такую же твердость, как и вся поверхность зуба 1.The helical gear 1 to be hardened is installed in the rotation device 3 and appropriately fixed therein. From each end face 4 of the helical gear 1, metal models 5 of the helical gear with a width a, which is at least 0.1 of the length of the tooth 2 of the helical gear 1 each, are installed without backlash. Above the helical gear 1 with metal dummies 5, an inductor 6 is installed, the length of the working part 7 of which is made equal to 1.2-1.5 times the length of the tooth 2 of the helical gear 1. During the quenching process, Foucault currents are induced in the helical gear 1 and metal dummies 5 which exceed the permissible hardening values at sharp edges 8 ends 9 teeth 2 metal dummies 5. After the hardening process is completed, metal dummies 5 are disconnected from the rotation device 3 and helical gear 1 and are used for further hardening with new helical gears. In this case, the sharp edges 10 of the ends 4 of the teeth 2 of the helical gear 1 will have the same hardness as the entire surface of the tooth 1.

Использование изобретения позволяет создать способ закалки зубчатых колес, при котором отсутствует возможность перекалки острых краев торцов зубьев, особенно косозубых зубчатых колес, из-за концентрации токов Фуко на их краях, при этом достигается одинаковая твердость всей поверхности зуба косозубого зубчатого колеса.EFFECT: use of the invention makes it possible to create a method for hardening gears, in which there is no possibility of reheating the sharp edges of the ends of the teeth, especially helical gears, due to the concentration of Foucault currents at their edges, while achieving the same hardness of the entire tooth surface of the helical gear.

Claims (1)

Способ закалки зубчатых колес, включающий воздействие на зубчатое колесо токами высокой частоты для поверхностной закалки зубьев, отличающийся тем, что зубчатое колесо устанавливают и закрепляют в устройстве вращения, с каждого торца зубчатого колеса беззазорно с зубчатым колесом устанавливают и закрепляют металлические макеты, повторяющие форму зубчатого колеса, выполненные шириной а, составляющей не менее 0,1 длины зуба зубчатого колеса каждый, причем над зубчатым колесом с металлическими макетами устанавливают индуктор, длина рабочей части которого выполнена равной 1,2-1,5 длины зуба зубчатого колеса, которым воздействуют на зубья зубчатого колеса и металлических макетов токами высокой частоты, при этом токи Фуко, превышающие допустимые значения токов закалки, наводят на острых краях торцов зубьев металлических макетов, после окончания процесса закалки металлические макеты отсоединяют от устройства вращения и зубчатого колеса и используют для дальнейшей закалки с новыми зубчатыми колесами, при этом острые края торцов зубьев зубчатого колеса имеют такую же твердость, как и вся поверхность зуба.A method for hardening gears, including the impact on the gearwheel with high-frequency currents for surface hardening of the teeth, characterized in that the gearwheel is installed and fixed in the rotation device, from each end of the gearwheel without a gap with the gearwheel, metal dummies are installed and fixed, repeating the shape of the gearwheel , made with a width a of at least 0.1 of the length of the tooth of the gear wheel, each, and above the gear wheel with metal dummies, an inductor is installed, the length of the working part of which is made equal to 1.2-1.5 times the length of the tooth of the gear wheel, which acts on the teeth of the gear wheels and metal dummies with high-frequency currents, while Foucault currents exceeding the permissible values of quenching currents induce on the sharp edges of the ends of the teeth of metal dummies, after the end of the hardening process, the metal dummies are disconnected from the rotation device and the gear wheel and are used for further hardening with new toothed gears scaffolding, while the sharp edges of the ends of the gear teeth have the same hardness as the entire surface of the tooth.
RU2020125576A 2020-07-24 2020-07-24 Method of hardening of gear wheels RU2740130C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125576A RU2740130C1 (en) 2020-07-24 2020-07-24 Method of hardening of gear wheels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125576A RU2740130C1 (en) 2020-07-24 2020-07-24 Method of hardening of gear wheels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740130C1 true RU2740130C1 (en) 2021-01-11

Family

ID=74183817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125576A RU2740130C1 (en) 2020-07-24 2020-07-24 Method of hardening of gear wheels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740130C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5817244B2 (en) * 1979-02-26 1983-04-06 富士電子工業株式会社 Gear induction hardening method
SU1765212A1 (en) * 1990-04-16 1992-09-30 Уральский лесотехнический институт им.Ленинского комсомола Method of thermal treatment of gear wheels
RU2150796C1 (en) * 1993-02-08 2000-06-10 Контоур Хаднинг, Инк. Device for induction hardening of mechanism parts
RU2436850C2 (en) * 2010-02-02 2011-12-20 Открытое акционерное общество "Демиховский машиностроительный завод" (ОАО "ДМЗ") Procedure for strengthening working surface of teeth
RU2575262C1 (en) * 2014-06-16 2016-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of induction hardening of tooth-wheel
CN108774680A (en) * 2018-08-15 2018-11-09 苏州远征魂车船技术有限公司 A kind of gear monoblock type quenching apparatus and its technique

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5817244B2 (en) * 1979-02-26 1983-04-06 富士電子工業株式会社 Gear induction hardening method
SU1765212A1 (en) * 1990-04-16 1992-09-30 Уральский лесотехнический институт им.Ленинского комсомола Method of thermal treatment of gear wheels
RU2150796C1 (en) * 1993-02-08 2000-06-10 Контоур Хаднинг, Инк. Device for induction hardening of mechanism parts
RU2436850C2 (en) * 2010-02-02 2011-12-20 Открытое акционерное общество "Демиховский машиностроительный завод" (ОАО "ДМЗ") Procedure for strengthening working surface of teeth
RU2575262C1 (en) * 2014-06-16 2016-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Method of induction hardening of tooth-wheel
CN108774680A (en) * 2018-08-15 2018-11-09 苏州远征魂车船技术有限公司 A kind of gear monoblock type quenching apparatus and its technique

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4675488A (en) Method for hardening gears by induction heating
US4785147A (en) System for hardening gears by induction heating
US4855551A (en) Method and apparatus for hardening gears
CN103890201B (en) The heat treatment method of annular component and the manufacture method of annular component
US8858733B2 (en) Laser hardened surface for wear and corrosion resistance
CN105586599A (en) Thermal treatment method for carburizing and quenching of gearbox gears
CN105986220A (en) Heat processing method for carburizing and quenching
US20120211126A1 (en) Method of induction heating and quenching
JP3465112B2 (en) Steel surface hardening method
RU2740130C1 (en) Method of hardening of gear wheels
US5428208A (en) Method of induction case hardening a rack bar
US4749834A (en) Method and apparatus of hardening gears by induction heating
CN103443300B (en) Method for handling components such as gears
KR20070046103A (en) How to Make Forged Hardened Steel Parts
JP2019120332A (en) Gear and process of manufacture of gear
KR20090126391A (en) Manufacturing method of cam for large speed low speed engine
JPH09310123A (en) Manufacture of low-cost gear
JP2010174289A (en) Quenching method preventing heat-treatment strain
Misaka et al. Gear Contour Hardening by Micropulse® Induction Heating System
JPH048489B2 (en)
Rudnev et al. Tempering of induction hardened steels
Candeo Induction hardening of components for the aerospace industry
JP2921235B2 (en) Carburizing and quenching method
Rudnev Induction Heat Treatment of Gears and Gear-Like Components
SU969753A1 (en) Method for heat treating products