Плазменным напылением

Требование высокой точности и плавности зацепления зубчатых колес, а также стремление повысить производительность зубонареза-ния привели с созданию специальных зуборезных станков. Наиболее распространенными являются станки, образующие профиль зуба путем фрезерования или долбления режущими кромками инструмента в непрерывном процессе обкатки. При обработке долблением получается более правильный профиль, чем при фрезеровании, так как в этом случае неточности инструмента значительно меньше отражаются на профиле зуба, но зато возникающие при обработке удары вредно влияют на станок и инструмент. Вследствие этого метод долбления применяется главным образом для чистового нарезания зубьев; метод фрезерования двух- или трехзаходными фрезами, как наиболее производительный, применяется главным образом для чернового нарезания; фрезерование однозаходными фрезами применяется для чистового нарезания. Методом фрезерования можно нарезать большее количество видов зацепления, как-то: цилиндрические зубчатые колеса с прямым и косым зубом, червячные зубчатые колеса, червяки, цепные колеса.

Выбор чисел зубьев. Так как коничежие зубчатые колеса носа-на быстроходном валу (пп=ЮОО лин-') и входят в реверсивный механизм, с целью повышения плавности зацепления и устранения толчков нагрузки в передаче признаем круговые зубья с Рт=35° и сравнительно большим числом зубьев г! = г3 = 26 (см. гл. 6ч. 1),

Конические зубчатые колеса применяют в передачах, оси валов которых пересекаются под некоторым межосевым углом S. Обычно ~L — 9Q". Конические колеса (см. рис. 9.1) бывают с прямыми (<)) и круговыми (е) зубьями. Ось кругового зуба — это дуга окружности соответствующего диаметра резцовой головки (рис. 9.28). Нарезание зубьев резцовой головкой обеспечивает высокую производительность и низкую стоимость колес. Угол наклона кругового зуба переменный. За расчетный принимают угол на окружности среднего диаметра колеса, обычно рл = 35°. Значение (3„ выбирают исходя из обеспечения плавности зацепления. В сравнении с цилиндрическими конические передачи имеют большую массу и габариты, сложнее в изготовлении и монтаже. Одно из конических ко-

Зубчатые передачи (редукторы) Тсудовых турбин характеризуются большими передаточными отношениями, большими передаваемыми мощностями и являются высоконапряженными элементами турбоагрегатов. Для повышения плавности зацепления судовые редукторы выполняют с наклонными зубьями. Применение двухвенечной конструкции с противоположным наклоном зубьев позволяет уравновесить возникающее при этом осевое усилие {рис. 8.14). Шестерни и колеса редуктора находятся под воздействием передаваемого крутящего момента и изгибающего окружного усилия. Долговечность передачи и создаваемый ею шум зависят от напряжений в зубьях и деформации шестерен.

Выше рассматривались нормальные эвольвентные профили зубьев колес. Иногда допускают преднамеренное отступление от нормальных соотношений параметров зубчатого зацепления. При этом преследуют следующие цели: уменьшение габаритных размеров зубчатых колес путем сокращения количества зубьев, устранение интерференции профилей и сопутствующего ей подрезания зубьев, получение равнопрочных (относительно деформаций изгиба ножки и смятия поверхности) зубьев, уменьшение удельного скольжения, увеличение плавности зацепления (коэффициента перекрытия).

Контактное движение зубьев включает в себя движения скольжения и качения, из которых движение скольжения занимает большую часть времени контакта. В этом случае трение становится эффективной возбуждающей силой, вызывающей вибрацию упругих элементов на их собственных частотах. Остаточные дисбалансы зубчатого колеса и шестерни вызывают вибрацию на частоте вращения. Интенсивность вибрации зубчатой передачи существенно зависит от окружной скорости колес, качества их изготовления и сборки, а также от нагрузки. Уменьшение вибрации зубчатых колес достигается повышением точности изготовления профиля зуба и качественной сборкой. Для улучшения плавности зацепления вместо прямых зубьев применяют шестерни с косыми и шевронными зубьями.

дают повышенный коэффициент перекрытия е, входят в зону зацепления постепенно, что и содействует плавности зацепления и бесшумности работы. Так, на рис. 405, б изображены конические колеса с винтовыми зубьями (для сравнения на рис. 405, а изображены те же колеса с прямыми зубьями), а на рис. 405, в — с угловыми или шевронными зубьями.

Применение шевингования особенно целесообразно для таких колес, к которым предъявляются высокие требования в отношении плавности зацепления и бесшумности, но не предназначенных для точного углового отсчета.

Недостатки приработки в длительности, искажении профиля зубьев и уменьшении срока службы передачи. Обкатывание в беззазорном нагруженном зацеплении с обкаточным колесом дает лучшие результаты. Эффективность применения обкатывания определяется не только улучшением качества активной поверхности зубьев, но и повышением плавности зацепления. Обкатанные колеса в отличие от приработанных взаимозаменяемы.

(отверстия, торцы и шейки) после шлифования и параметры зубьев. Выбор основных контролируемых параметров зубчатого зацепления и средств для контроля определяет завод-изготовитель зубчатых колес. Например, у зубчатых передач легковых автомобилей основным параметром оценки качества является плавность зацепления, у зубчатых передач грузовых автомобилей — форма и расположение пятна контакта, у зубчатых передач автобусов — плавность зацепления и пятно контакта. Перед сборкой зубчатые передачи легковых автомобилей подбирают в пары (комплекты) по плавности зацепления, боковому зазору и пятну контакта на контрольно-обкатном станке. Зубчатые колеса для грузовых автомобилей контролируют также на контрольно-обкатном станке с отобранным на производстве сопряженным колесом (срок службы которого 800—1000 деталей), после чего его заменяют новым, а использованное колесо отправляют на сборку. Погрешности профиля и направления зуба, а также разность шагов контролируют на отдельных приборах у 2 — 5 % колес из общего выпуска. Зубчатые колеса в приборостроении, работающие с минимальным боковым зазором, изготовляют с жесткими допусками по отклонению шага зубьев и биению зубчатого венца. Для колес обычной точности при малом выпуске комплексный двухпро-фильный контроль является достаточным средством проверки качества.

Соотношение между коэффициентами (нескомпенсированными отклонениями кривизн) Сх и Cs во избежание нарушения плавности зацепления должно быть таким, чтобы уменьшение коэффициента профильного перекрытия (в связи с отклонением Cs) компенсировалось бы достаточным коэффициентом продольного перекрытия. Однако при расчёте наладок станков это соотношение не всегда может быть выбрано правильно. В тех случаях, когда принятые значения Сх и СЕ при нарезании конической или гипоидной пары оказываются недостаточными (по результатам проверки зацепления на контрольно-обкатном станке), то одновременно с компенсацией технологических погрешностей зубонарезания может быть в нужном направлении изменена также кривизна профиля и линии зуба. Необходимые для этого корректирующие поправки в наладку станков разработаны на основе методов технологического синтеза зацеплений применительно к каждому способу нарезания конических и гипоидных колес [1], [9], [13].

Рис. 18.2. Схема восстановления валов плазменным напылением: а — операция 20; и — операция IS

Иногда оказывается более выгодным не замена, а восстановление и увеличение срока службы деталей путем наращивания изношенных поверхностей трения газовой или электродуговой наплавкой, газовой или электрической металлизацией, плазменным напылением (для нанесения тугоплавких соединений) и другими способами.

Последовательное наступление научно-технической революции неразрывно связано с непрерывным совершенствованием машиностроения — основы технического перевооружения всех отраслей народного хозяйства. Инженерная техническая деятельность на основе научной мысли расширяет и обновляет номенклатуру конструкционных материалов, внедряет эффективные методы повышения их прочностных свойств. Появляются новые материалы на основе металлических порошков, порошков-сплавов. Порошковая металлургия не только приводит к замене дефицитных черных и цветных металлов более дешевыми материалами, она позволяет получить совершенно новые материалы — «материалы века», которые невозможно получить традиционным путем. Кроме того, изготовление изделий из порошков — практически безотходное производство. Другое направление получения дешевых конструкционных материалов состоит в применении пластмасс, новых покрытий и т. п. Тончайшая пленка из порошковых смесей на поверхности детали, образуемая плазменным напылением, повышает надежность сопрягаемых и трущихся друг о друга деталей машин, защищает их от коррозии и существенно увеличивает их износостойкость.

(15-150 мкм) керамич. плёнки (пре-им. на основе огнеупорных оксидов металлов и керметов), наносимые на металлич. или иную поверхность для повышения её хим., термич. и ме-ханич. стойкости. К.п. делятся на высоко- и низкотемп-рные: первые наносят на изделия, работающие при темп-pax, превышающих жаропрочность спец. сталей (600-800 °С), напр, на лопатки турбин, поршни и головки цилиндров двигателей внутр. сгорания; вторые - на изделия из алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов. К.п. получают эмалированием, газопламенным или плазменным напылением, хим. осаждением из газовой фазы и др. способами.

Иногда оказывается более выгодным не замена, а восстановление и увеличение срока службы деталей путем наращивания изношенных поверхностей трения газовой или электродуговой наплавкой, газовой или электрической металлизацией, плазменным напылением (для нанесения тугоплавких соединений) и другими способами.

Как показывает анализ результатов исследования остаточных напряжений в покрытиях TIN, полученных плазменным напылением в вакууме [94], величина остаточных напряжений может изменяться в широких пределах и принимать в зависимости от условий закрепления детали, режимов напыления, материала основы как положительные, так и отрицательные значения в пределах от +200 до -1200 МПа. Наличие больших остаточных напряжений свидетельствует о несовершенстве кристаллической структуры покрытий. Следует отметить, что величина и знак остаточных напряжений также зависят от материала матрицы и толщины напыляемого покрытия. В частности, остаточные напряжения в покрытиях TIN и TiC на твердосплавных материалах являются растягивающими, в то время как на сталях они сжимающие и гораздо более высокие (250-600 МПа на твердосплавных материалах и 1000-1700 МПа на сталях) [97]. Установлено [94], что при плазменном напылении в вакууме покрытий TIN наблюдалось формирование сжимающих остаточных напряжений, значения которых с ростом толщины покрытия возрастали по абсолютному значению. При изменении толщины покрытия от 8 до 27,5 мкм их максимальное значение изменялось от 700 до 900 МПа. При больших толщинах и напылении на данном режиме покрытие разрушалось из-за больших растягивающих напряжений при наращивании толщины покрытия.

Такая система покрытий обеспечивает защиту стальной основы от водородного охрупчивания и коррозии и изнашивания гидро- или газоабразивным потоком. Двухслойное покрытие с наружным слоем, состоящим в основном из окиси алюминия, можно получать последовательным плазменным напылением с плавным переходом от А1 к А12 03 или окислением части нанесенного алюминиевого покрытия. При этом окисление можно проводить: твердым анодированием, анодным оксидированием, ионной имплантацией, окислением в тлеющем разряде и другими методами.

1. Изучены некоторые свойства покрытий из карбида вольфрама, РЭЛИТа и их смесей с кобальтом, наносимых плазменным напылением. Предложена методика отработки технологии напыления на доступном оборудовании.

Рис. 4. Структура покрытия А1203, нанесенного плазменным напылением на полированную поверхность хрома при температуре предварительного подогрева 900° С. Увел. 130.

Покрытие из хромо-никелевого борида Cr2NiB4, нанесенное плазменным напылением, хорошо предохраняет стали от окисления, имеет высокую термостойкость, что позволяет его использовать для защиты камер сгорания ракет [3].

В работе [25] на основании результатов проведенных исследований для анализа воздействия покрытий на прочностные свойства основы предложено разбить их на две группы. В первую включены покрытия в виде слоев (пленок), нанесенных гальваническим способом, вакуумным или плазменным напылением, в этом случае между покрытием и основным металлом не образуются промежуточные слои. Вторую группу составляют диффузионные покрытия, состоящие из твердых растворов или соединений.