PÓŁFABRYKATY KÓŁ ZĘBATYCH
Półfabrykaty stalowych tarczowych kół zębatych otrzymuje się przez odkuwanie w foremnikach na młotach parowopowietrznych lub na kuźniczych prasach mechanicznych. Półfabrykaty kół zębatych z wałkami i zespołów kół zębatych zwykle wykonuje się przez spęczanie na gorąco przy użyciu kuźniarek poziomych.
Stalowe koła zębate małych wymiarów (o średnicy 30 — 40 nim) zwykle toczy się z materiału prętowego (koła zębate do pomp olejowych, satelity do mechanizmów różnicowych samochodów osobowych itd.).
Przy znacznych różnicach średnic wieńca i wałka półfabrykaty małych kół zębatych z wałkami, nie przenoszących znacznych sił, jak np. koła zębate do szybkościomierzy, do napędu rozdzielacza zapłonu itp. wykonuje się często przez spęczanie na zimno na prasach automatycznych.
Proces wytwarzania odkuwek kół zębatych i ich wstępnej obróbki cieplnej powinien zapewniać drobnoziarnistą strukturę i prawidłowy układ włókien materiału (rys. 296) oraz minimalne odkształcenia przy ostatecznej obróbce cieplnej. Dokładność odkuwanych w foremnikach lub spęczanych półfabrykatów kół zębatych do samochodów i ciągników odpowiada zwykle klasie 9; przy tłoczeniu na prasach można otrzymać dokładniejszy półfabrykat (klasa 7 i 8).
Naddatki na obróbkę kół zębatych wynoszą 1,5 2,5 mm na stronę w zależności od wymiarów i kształtu półfabrykatu.
W celu zmniejszenia zużycia metalu i pracochłonności obróbki mechanicznej oraz polepszenia układu włókien pożądane jest, żeby odkuwki kół zębatych, osadzonych na wałkach, były wytwarzane z otworem przebitym przy obróbce kuźniczej. Jednakże jest to możliwe tylko przy średnicach otworów kół zębatych mniejszych od 25 mm i długości nie przekraczającej dwóch średnic otworu.
Przy spęczaniu półfabrykatów na kuźniarkach poziomych można otrzymać w półfabrykacie otwory głębsze, a mianowicie o stosunku długości do średnicy powyżej 5.
Zbieżności (skosy) kuźnicze w półfabrykatach kół zębatych przyjmuje się zwykle równe 3 do 7°.
Na rys. 297 przedstawiono odkuwkę koła zębatego o jednym wieńcu do skrzynki biegów ciągnika, a na rys. 298 półfabrykat koła zębatego
z wałkiem, napędzającego skrzynkę biegów, otrzymany przez spęczanie na kuźniarce poziomej.
W odkuwkach kół zębatych o prostym kształcie stosuje się niekiedy kalibrowanie płaszczyzn czołowych. Dzięki temu odpada wstępna obróbka tych płaszczyzn przez skrawanie przed operacją przeciągania otworów.
W ostatnich czasach zaczęto przeprowadzać doświadczenia w zakresie wytwarzania dokładnych odkuwek kół zębatych na ciężkich prasach kuźniczych z ukształtowaniem na półfabrykacie zarysu zębów. Zapewnia to zmniejszenie zużycia metali, obniżenie pracochłonności obróbki mechanicznej i poprawienie układu włókien. Na rys. 299ae przedstawiono kolejne stadia wytwarzania półfabrykatu samochodowego koła satelitowego na prasie kuźniczej.
Wstępna obróbka cieplna odkuwek podlegających nawęglaniu polega zwykle na normalizacji (nagrzanie do 858 950° z przetrzymaniem w piecu i studzeniem na powietrzu). Półfabrykaty stalowych kół zębatych nie podlegających nawęglaniu zwykle ulepsza się cieplnie do twardości 220 280 HB.
W ostatnich czasach metalurdzy radzieccy zaczęli stosować tzw. wyżarzanie izotermiczne półfabrykatów kół zębatych, polegające na przetrzymaniu gorącego, zdjętego z młota lub prasy półfabrykatu w ciągu 30 — 40 minut w piecu izotermicznym lub w wannie z roztworem soli, w którym zapewniona jest stała temperatura półfabrykatu w ciągu całego okresu wyżarzania. Taka metoda, oprócz znacznego skrócenia czasu obróbki cieplnej, w znacznym stopniu usuwa naprężenia wewnętrzne w półfabrykacie, co wpływa na zmniejszenie odkształcenia części przy następnej obróbce cieplnej. Ponadto wyżarzanie izotermiczne prawie zupełnie usuwa warstwę zgorzeliny. Dzięki temu ulega skróceniu, a w niektórych przypadkach całkowicie odpada pracochłonna operacja oczyszczania odkuwki oraz polepsza się obrabialność półfabrykatu.