Напряженно-деформированное состояние зубчатой передачи из высокопрочного чугуна с диффузионным карбидным покрытием

Аннотация

В работе исследуются напряженно-деформируемое состояние зубчатой пары из высокопрочного чугуна ВЧ 60 с диффузионным покрытием. Мы исследовали три типа диффузионного покрытия: c ванадием, хромом и марганцем. Термодиффузионные покрытия формировались посредством химико-термической обработки исследуемых элементов в
контейнере с плавким затвором из порошковой засыпки. Толщина покрытий для всех случаев составляла 50–60 мкм. После зубчатые колеса с покрытием подвергались закалке в
защитном слое. Температура повторного нагрева составляла 920–930 . В качестве защитной среды (флюса) использовался сплав оксида ванадия, имеющий температуру плавления 675 . Это позволило сформировать высокую твердость в покрытиях и переходной от покрытия зоне. Поверх диффузионного покрытия посредством металлических щеток
наносилось внешнее механическое покрытие. Исследование напряженнодеформированного состояния исследуемой зубчатой передачи проводилось методом математического моделирования с использованием пакета Ansys. Решение контактной задачи позволило получить закон распределения нормальных и касательных напряжений по
сечению зубьев. В результате установлено, что максимальные контактные напряжения в полости зубьев сосредоточены в слое термодиффузионного покрытия, прочностные характеристики которого в несколько раз превышают характеристики основного материала зуба колеса. Уровень касательных напряжений под диффузионным слоем оказался в два раза ниже, чем в самом слое. В результате снизился риск образования лунки у основания зубьев и поверхностных трещин, которые быстро приводят к потере работоспособности зубчатого зацепления.