Набережночелнинский институт (филиал) Казанского федерального университета, Набережные Челны, Россия:
В. Г. Шибаков, докт. техн. наук, зав. кафедрой «Машиностроение»
Д. Л. Панкратов, докт. техн. наук, директор Высшей инженерной школы
Р. В. Шибаков, канд. техн. наук, доцент
Р. С. Низамов, аспирант, эл. почта: nizamovrs@yandex.ru

В работе принимал участие аспирант Набережночелнинского института КФУ Р. А. Хайруллин.

Прочность, долговечность и предельные нагрузки зубьев шестерен обусловлены как свойствами стали на рабочих поверхностях, так и состоянием (сплошность, макро- и микроструктура) подповерхностных слоев металла. Поэтому для повышения долговечности зубчатых передач необходимо создать условия производства, исключающие возникновение дефектов в указанных областях и обеспечивающие высокие механические свойства (прочность, твердость). Одним из самых непредсказуемых и опасных дефектов в плане последствий при эксплуатации зубчатых передач является вкатанная или заштампованная окалина — дефект поверхности, представляющий собой вкрапления высокотемпературных оксидов стали, вдавленных при горячей сортовой прокатке или штамповке. В связи с этим описаны основные факторы, определяющие качество поверхности зубчатого венца при прецизионной горячей объемной штамповке: качество поверхности исходного металлопроката, окалинообразавание в процессе нагрева заготовки, в процессе штамповки и при остывании поковки. Предложены способы повышения качества поверхности зубчатого венца: применение обточенного ме- таллопроката, снижение температуры штамповки, использование малоокислительного нагрева, выбор материала с повышенной окалиностойкостью, выбор рациональной схемы осадки для сбивания окалины с поверхности заготовки, удаление окалины с поверхности гравюры штампа. Приведены экспериментальные технологические режимы операций прецизионной штамповки и соответствующие им результаты лабораторных исследований. Влияние исследуемых факторов на качество получаемых в результате опытной штамповки поковок оценивали через наличие дефектов (заштампованная окалина и полости от выпавшей с калиброванной поверхности зуба окалины), микро- и макроструктуру тела зуба, механические свойства (твердость поковок и микротвердость на различной глубине от поверхности зуба), шероховатость поверхности профиля зуба в зависимости от калибровки.

1. Peterson R. E. Discussion of acenturi ago concerning the nature of fatigue, and reviews of some of subsequent researches concerning mechanism of fatigue // Bulletin of the American Society for Testing and Materials. 1990. Vol. 164. P. 50–56.
2. Clarc W. G. In Fracture Mechanics in Fatigue // Experimental Mechanics. 1971. Vol. 11, Iss. 9. P. 421–428.
3. Шибаков В. Г., Панкратов Д. Л., Хайруллин Р. А., Панкратов Д. Д., Низамов Р. С. Обоснование требований к точности заготовки для прецизионной штамповки шестерен // Заготовительные производства в машиностроении. 2019. Т. 17. № 7. С. 310–312.
4. Губинский В. И., Минаев А. Н., Гончаров Ю. В. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. — Киев : Техніка, 1981. — 135 с.
5. Hibbe P., Hirt G. Analysis of the bond strength of voids closed by open-die forging // International Journal of Material Forming. 2020. Vol. 13, Iss. 1. P. 117–126.
6. Shibakov V. G., Pankratov D. L., Nizamov R. S., Nizamova L. M., Khairullin R. A. Justification of requirements to quality and accuracy of blank for precision stamping / IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 570, Iss. 1. Art. № 012093.
7. ГОСТ 4543–2016. Металлопродукция из конструкционной легированной стали. — Введ. 01.10.2017.
8. Петров П. А., Крутина Е. В., Калпин Ю. Г. Нагрев и нагревательные устройства в кузнечном производстве : учебное пособие для вузов. — М. : МГТУ «МАМИ», 2010. — 110 с.
9. Belur B. K., Grandhi R. V. Geometric deviations in forging and cooling operations due to process uncertainties // Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 152, Iss. 2. P. 204–214.
10. Pachurin G. V., Shevchenko S. M., Mukhina M. V., Kutepova L. I., Smirnova J. V. The factor of structure and mechanical properties in the production of critical fi xing hardware 38XA // Tribology in Industry. 2016. Vol. 38, Iss. 3. P. 385–391.
11. Shibakov V. G., Pankratov D. L., Nizamov R. S., Nizamova L. M. Assessment of the impact of technological parameters of hot stamping on the cost of the product // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 570, Iss. 1. Art. № 012092.
12. Манюров Ш. Б. Разработка технологии снижения поверхностного окисления и обезуглероживания стальных заготовок при нагреве с применением кратковременных технологических защитных покрытий : дис. … канд. техн. наук. — М., 2014.
13. ТУ 14-1-5561–2008. Прокат сортовой из стали марки 18ХГР, предназначенной для изготовления шестерен и валов автомобилей.

14. ГОСТ 8479–70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. — Введ. 01.01.1971.