материал предоставил к.т.н. ВЕСЕЛОВСКИЙ Александр Александрович
СВАРКА. РЕНОВАЦИЯ. ТРИБОТЕХНИКА: тезисы докладов VI Уральской научно-практической конференции / Отв. ред. В.А. Коротков; М-во образования и науки РФ; ФГАОУ ВПО “УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина”, Нижнетагил. технол. ин-т (фил.). – Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2013. – 76 с.

Зубчатые колёса относятся к числу наиболее распространённых деталей современных машин. Они входят в конструкции коробок передач автомобилей, тракторов, сельхозмашин и т.д. В современных металлообрабатывающих станках насчитывается 80-120 зубчатых колёс. Ежегодное производство зубчатых колёс превышает 10 млн. штук, охватывая тысячи типоразмеров. Значительное количество зубчатых колёс приходится изготавливать на предприятиях-потребителях при внеочередных и текущих ремонтах.

Во многих случаях надёжность машин автомобильной, сельскохозяйственной и специальной техники определяется долговечностью зубчатых передач, износ которых при выбраковке по данным ГНУ ГОСНИТИ составляет не более 0,1-0,3 мм. Для восстановления такого износа на чугунных зубчатых колёсах становится возможным применение метода термодиффузионного насыщения из порошковой среды.

Наращивание карбидных покрытий на чугуне и увеличение вследствие этого толщины зубьев осуществляется за счёт разности скоростей диффузии в чугун карбидообразующего элемента и встречной диффузии углерода. Встречная диффузия углерода на несколько порядков выше скорости диффузии карбидообразующего элемента в серый чугун. Исследованиями установлено (рисунок 1, рисунок 2, рисунок 3), что толщина созданных покрытий при диффузиях ванадия, хрома и марганца в высокопрочный чугун практически соответствует увеличению размера толщины зуба.

Толщина ванадиевого покрытия от времени упрочнения при температуре: 1 - 960 °С; 2 - 1020 °С Увеличение размеров зубьев (б) от времени упрочнения при температуре: 1 - 960 °С; 2 - 1020 °С
(а)
(б)
Рисунок 1 – Толщина ванадиевого покрытия (а) и увеличение размеров зубьев (б) от времени упрочнения при температуре:
1 – 960 °С; 2 – 1020 °С

Влияние времени упрочнения на толщину хромированного слоя для высокопрочного чугуна Влияние времени упрочнения на толщину хромированного слоя для серого чугуна
Рисунок 2 – Влияние времени упрочнения на толщину хромированного слоя для:
а) высокопрочного чугуна;
б) серого чугуна

Влияние времени упрочнения на увеличение размеров: 1 - серый чугун СЧ20; 2 - высокопрочный чугун ВЧ 60

Рисунок 3 – Влияние времени упрочнения на увеличение размеров: 1 – серый чугун СЧ20; 2 – высокопрочный чугун ВЧ 60

Количество повторных восстановлений износостойкого слоя на рабочих поверхностях зубьев для каждого карбидообразующего элемента определяется экспериментально по началу появления обезуглероженной (светлой нетравящейся) зоны под покрытием, которая в свою очередь определяется металлографически. Тогда зубчатое колесо направляется на утилизацию.