In Mechanismen früherer Produktionsjahre (Werkzeugmaschinen, Getriebe, Antriebe) wurden Zahnräder und Zahnräder häufig aus Grauguss hergestellt, der bei niedrigen und mittleren Belastungen seinen Gegenstücken aus Stahl in nichts nachstand und das Eisengussverfahren einfacher war und billiger als Stahl.
Aber Gusseisen ist zerbrechlich, und bei Zahnrädern und Zahnrädern brachen bei einer starken Laständerung oder -erhöhung die Zähne und der gesamte Mechanismus versagte. Natürlich wäre es besser, ein Zahnrad oder Zahnrad mit fehlendem Zahn durch ein neues Produkt zu ersetzen, was nicht immer möglich ist. Dann bleibt nur noch der Versuch, den Zahn auf andere Weise wiederherzustellen.
Eine der Möglichkeiten besteht darin, die Stelle des gebrochenen Zahns mechanisch vorzubereiten, mit einem Material zu versehen, das hinsichtlich Festigkeit und anderen Eigenschaften geeignet ist, und die Oberfläche zu bearbeiten, bis ein neuer Zahn mit exakter Geometrie entsteht.
Notwendige Ausrüstung, Geräte und Materialien
Für die Arbeit benötigen wir:
- Schleifmaschine und Minibohrmaschine (Bohrer);
- Autogen-Schweißbrenner;
- Milben;
- Schläger (Messkopf);
- Drehmaschine;
- Schleifpapier;
- eine Welle mit einer Mutter und einem rohrförmigen Anschlag für die Zahnrad- und Ritzeleinheit;
- Fräser zum Formen des Profils des Hohlraums zwischen den Zähnen;
- Fräserachse mit Turnkey-Griff;
- Fräsmaschine mit Teilapparat;
- Messgerät (Messschieber, Mikrometer) usw.
Um die Lücke zwischen zwei benachbarten intakten Zähnen im Vergleich zu einem gebrochenen Zahn zu schließen, benötigen wir:
- siliziumhaltiger (Silikon-)Bronzestab;
- Flussmittel (Hauptbestandteil: Borax mit einer kleinen Beimischung von Magnesium);
- Glasfaser-Schweißdecke;
- Lappen, Stoffservietten usw.
Der Prozess der Wiederherstellung eines gebrochenen Zahns
Es besteht aus drei Phasen:
- Vorbereiten des Platzes und Füllen (Abdichten) der Lücke zwischen zwei benachbarten intakten Zähnen im Verhältnis zum fehlenden.
- Herstellung eines Halters für einen Verzahnungsfräser und einer Achse zur Befestigung des Zahnrads und der Getriebeeinheit an der Maschine während der Bearbeitung.
- Formung eines Zahnprofils durch beidseitiges Abtragen des abgelagerten Materials mit einem Spezialfräser.
Vorbereiten des Lötbereichs
Da sich Grauguss mechanisch nur schwer bearbeiten lässt, ist dies mit einer Minibohrmaschine nahezu unmöglich. Besser und schneller ist es, einen abgebrochenen Zahn mit einer Schleifmaschine zu beschleifen.
Zum Schluss können Sie den Untergrund mit einem Bohrer aufrauen. Dadurch wird eine stärkere Verbindung zwischen dem geschweißten Material und dem Gusseisen gewährleistet.
Thermischer Lötprozess
Es beginnt mit der gründlichen und gleichmäßigen Erwärmung sowohl des Lötbereichs als auch der angrenzenden Teile des Zahnrads mit einem Gas-Acetylen-Brenner. Andernfalls steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich im Gusseisenteil Risse bilden.
Anschließend werden der Lötbereich und der leicht silikatische (Silikon-)Bronzestab glühend heiß erhitzt, der nach dem Erhitzen in einen Behälter mit Flussmittel, das hauptsächlich aus Borax unter Zusatz einer kleinen Menge Magnesium besteht, abgesenkt wird.
Anschließend wird ein mit Flussmittel beschichteter Silikonbronzestab über den Hohlraum gelegt und mit der Flamme eines Acetylenbrenners geschmolzen. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das Siliziumbronzelot das gesamte Volumen der Kavität zwischen benachbarten intakten Zähnen ausfüllt.
Am Ende dieser Phase decken wir das zu restaurierende Teil mit einer Glasfaser-Schweißdecke ab und lassen es für die erforderliche Zeit langsam abkühlen, damit die Lötstelle nicht durch schnelles Abkühlen reißt.
Bearbeitungsprozess für gelötete Zahnradenden
Wir spannen das Zahnrad in das Spannfutter der Drehmaschine ein und stellen den Block mit einem Messkopf auf den minimal zulässigen Rundlauf ein, wobei wir das Zahnrad bei Bedarf mit einem Hammer auf die eine oder andere Seite schlagen.
Anschließend entfernen wir mit einem Fräser die über die Enden des Zahnrads hinausragenden Lötperlen. Am Ende des Drehens schleifen wir die Bearbeitungsflächen mit Schleifpapier.
Vorbereiten des Blocks und des Fräsers für die Arbeit
Wir platzieren das Zahnrad und den Getriebeblock auf einer Drehmaschine auf einer vorbereiteten Achse, indem wir die Mutter und den zylindrischen Anschlag festziehen.
Um einen Halter für einen Fräser herzustellen, nehmen wir einen Stahlstab mit einer bestimmten Länge und einem Durchmesser, der etwas größer als das Befestigungsloch im Werkzeug ist. Wir spannen es in das Drehfutter ein und bohren von einem Ende zunächst mit einem Zentrierbohrer ein kleines Loch, das wir dann mit einem Spiralbohrer auf die benötigte Größe aufweiten.
Als nächstes befestigen wir den Gewindebohrer im Reitstock der Maschine und führen ihn in das Loch am Ende der Stange ein.Wir bewegen den Spindelstock zurück und schneiden das Gewinde manuell, indem wir den Gewindebohrer mit einer Kurbel drehen. In das entstandene Gewinde schrauben wir einen selbstgebauten Bolzen mit flachem Zylinderkopf und zwei symmetrisch zur Stangenmitte angeordneten rechteckigen Aussparungen zum Spannen mit einem Spezialschlüssel ein.
Dann beenden wir den Stab auf der anderen Seite und schleifen ihn auf die erforderliche Länge passend zum Durchmesser der Fräsmaschinenspindel. Wir führen das Drehen mit regelmäßiger Kontrolle des Durchmessers durch, um die Größe nicht zu lockern. Zum Schluss schleifen wir den Wendebereich mit einem Schleifpapierband ab und wischen ihn mit einem Tuch ab.
Zahnprofilbildung
Wir befestigen den Fräserhalter in der Spindel der Fräsmaschine und schleifen den Stab auf die Größe des Lochs im Fräser, wobei wir den Durchmesser regelmäßig mit einem Mikrometer messen. Zum Schluss schleifen wir die Nut mit Schleifpapier und wischen sie mit einem Lappen ab.
Wir setzen den Fräser auf den Halter und sichern ihn am Ende mit einer Befestigungsschraube zunächst von Hand und am Ende mit einem Spezialschlüssel mit Kurbel. Wir montieren den Teilapparat und den Reitstock auf dem Arbeitstisch der Fräsmaschine. Indem wir eine perfekt gerade Stahlstange dazwischen klemmen, richten wir diese Einheiten aus, um maximale Koaxialität in der vertikalen und horizontalen Ebene zu gewährleisten. Dazu verwenden wir Messköpfe und justieren die Position des Reitstocks relativ zum Teilapparat. Nach der Ausrichtung werden diese Einheiten sicher auf dem Fräsmaschinentisch befestigt.
Der wichtigste Vorgang ist die genaue Ausrichtung des Fräsers relativ zum wiederherzustellenden Zahnrad. Dazu verwenden wir einen Messschieber, eine Mikrometerschraube und ein Metalllineal.
Wir dividieren die Eigenschaften des Kopfes durch die Anzahl der Zähne und erhalten die Anzahl der Umdrehungen des Griffs pro Zahn. Normalerweise ist das Ergebnis eine Bruchzahl. Dieser Wert wird dann auf dem Teilerkreis ermittelt.
Jetzt können Sie die Spindel der Fräsmaschine einschalten und mit der Formung einer der Kavitäten des zu restaurierenden Zahns beginnen. Es ist besser, dies in 2-3 Durchgängen zu tun, um den Belag nicht zu beschädigen. Beim Formen eines Zahns ist es notwendig, Schnittmaterialpartikel vom Fräser zu entfernen und das Werkzeug zu schmieren. Als nächstes bewegen wir den Fräser weg und drehen das Zahnrad mit dem Teilkopf genau einen Schritt und wiederholen den vorherigen Vorgang noch einmal.
Eine Note
Warum Siliziumbronze verwenden, um einen Zahn auf einem Gusseisenzahnrad zu formen? Ist es nicht sicherer, den Hohlraum zwischen den Zähnen mit einer Gusseisenelektrode zu verschweißen und ihn dann mit einem Zahnradfräser zu bearbeiten?
Wenn Sie dies tun, „bleicht“ das Gusseisen aufgrund der hohen Temperatur aus und es entstehen Bereiche, die praktisch nicht mehr bearbeitet werden können. Silikonbronze hat eine ähnliche Festigkeit wie Grauguss und sogar eine höhere Zugfestigkeit. Dabei ist die Verarbeitung, wie wir gesehen haben, überhaupt nicht schwierig.
