Презентація "Матеріали для виготовлення зубчатих коліс та види термообробки "

Підготувала Кравцова В.М. Матеріали для виготовлення зубчатих коліс та види термообробки

Зубчаті колеса – ключові елементи механізмів, що передають крутний момент. Вимоги до матеріалів: Висока твердість поверхні (для зносостійкості). Достатня в'язкість осерця (для ударної міцності). Опір втомі при циклічних навантаженнях. Технологічність обробки (фрезерування, шліфування тощо). Важливість термообробки: для підвищення механічних та експлуатаційних характеристик.

Матеріали для виготовлення зубчастих коліс Сталі Вуглецеві сталі (сталь 40, сталь 45) – для низьких навантажень. Леговані сталі (40Х, 40ХН, 18ХГТ, 20ХН3А) – для високих навантажень. Чавуни Сірий чавун (СЧ20, СЧ30) – використовується для малонавантажених коліс Високоміцний чавун (ВЧ50, ВЧ60) – застосовується для середніх навантажень

Сталі Вибір матеріалів зубчатих коліс залежить від призначення механічної передачі та умов її роботи. Основними матеріалами для зубчатих коліс є термічнооброблені сталі. В слабо- та середньонавантажених передачах застосовуються колеса з твердістю НВ ≤ 350, які добре приробляються та не підлягають крихкому руйнуванню. Для рівномірного зношування зубців твердість шестерні повинна бути на (20…50) НВ більша твердості колеса. Сталеве литво застосовують при виготовленні великих зубчатих коліс dа ≥ 500 мм. Колеса нормалізують.

Матеріали для виготовлення зубчастих коліс Кольорові метали та їх сплави Бронзи (БрО5Ц5С5, БрА9Ж4) Латуні (ЛЦ40С) Алюмінієві сплави (АК12, Д16) Полімери та композитні матеріали Капрон, поліамід (ПА6, ПА66) Текстоліт, склопластик

Види термообробки зубчастих коліс Термообробка використовується для підвищення механічних властивостей – міцності, твердості поверхневого шару, зносостійкості та довговічності зубчастих передач. Основні види: Загартування - об’ємне та поверхневе. Покращення. Нормалізація та відпал. Цементація. Азотування. Нітроцементація.

Поверхневе загартування Сутність: нагрівання лише поверхневого шару (індукційним струмом, СВЧ, лазером тощо), швидке охолодження. Застосування: для зубчатих коліс із легованих сталей. Переваги: ​​висока твердість поверхні, в'язке осерця, мінімальні деформації. Недоліки: потреба в спеціальному забезпеченні. Об'ємне загартування Сутність: нагрівання до температури аустенізації, швидке охолодження (у воді, мастилі або сольових розчинах). Застосування: для вуглецевих і низьколегованих сталей. Переваги: ​​підвищення твердості та міцності. Недоліки: можливості деформації, крихкість.

Покращення Сутність: загартування + відпускання. Відпускання: метал нагрівають до нижчої температури (зазвичай 150–650°C) і витримують певний час, після чого повністю охолоджують. Застосування: для зубчатих коліс з вуглецевих та легованих сталей (40, 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ). Переваги: підвищення міцності, твердості та зносостійкості матеріалу, збільшення в'язкості та пластичності, а також для зменшення внутрішніх напружень. ​​ Недоліки: вища вартість, але цей процес традиційно використовується для термообробки сталей.

Нормалізація та відпал Нормалізація: нагрівання до аустенізації з охолодженням на повітрі для вирівнювання структури. Застосування:для зубчатих коліс з вуглецевих сталей (35, 45, 35Л). Відпал: нагрівання з повільним охолодженням в печі для зняття внутрішніх напружень. Застосування: підготовчі операції перед основною термообробкою.

Цементація Сутність: насичення поверхневого шару вуглецем із подальшим гартуванням. Застосування: для низьковуглецевих легованих сталей (18ХГТ, 20ХН3А). Переваги: ​​висока твердість поверхні (до 60 HRC), зносостійкість. Недоліки: тривалий процес, потреба в захисті від окислення.

Азотування Сутність: насичення поверхні азотом у газовому середовищі. Застосування: для високолегованих сталей (40ХНМА, 40Х2НМА, 38ХМЮА,). Переваги: ​​висока твердість (до 70 HRC), корозійна стійкість, низькі деформації. Недоліки: тривалість процесу.

Нітроцементація Сутність: насичення поверхні вуглецем та азотом в газовому середовищі або з краплями рідини. Застосування: для низьковуглецевих та легованих сталей (15, 20, 12ХН3А, 18ХГТ, 20Х, 20ХГ2Ц ). Переваги: ​​висока твердість (до 65 HRC), менша деформація в порівнянні з цементацією, висока зносостійкість. Недоліки: висока вартість, але нітроцементація широко застосовується через високу зносостійкість і довговічність деталей.

Порівняння видів термообробки

Висновки Вибір матеріалу та виду термообробки залежить від умов використання зубчатих коліс (навантаження, швидкість, середовище). Найпоширеніші матеріали –якісні сталі, для спеціальних умов – чавуни та неметали. Термообробка дозволяє оптимізувати механічні характеристики: твердість, міцність, зносостійкість і довговічність.

Використана література Малащенко В.О. Деталі машин. Курсове проектування. – Л.: Новий Світ, 2016. – 226 с. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. – К.: Янтарь, 2003. – 454 с. ДСТУ 7809:2015 Прокат сортовий калібрований зі спеціальним обробленням поверхні з вуглецевої якісної конструкцйної сталі. ДСТУ 7806:2015 Прокат з легованої конструкційної сталі. ГОСТ 12.3.004-75 Термічна обробка металів. Загальні вимоги безпеки