W tych samych latach osiemdziesiątych, Polska kupiła od ZSRR licencję na produkcję czołgu T-72. Wraz z tą licencją pojawiły się u nas wysoko stopowe stale do elementów układu napędowego typu 18H2N2 i 20H2N4A. Były one bardzo drogie, ale niezbyt wrażliwe na błędy obróbki cieplno-chemicznej. Wykonane z nich koła zębate charakteryzowały się po nawęglaniu i hartowaniu wysoką twardością rdzenia i bardzo wysoką twardością powierzchni. Wysoka zawartość składników stopowych powodowała bowiem dobrą hartowność i drobnoziarnistą strukturę.
Wracając do ciężarówek GMC, nigdy jednak nie słyszałem, aby w samochodach z USA, dostarczanych w wielkich ilościach na wszystkie fronty w czasie II wojny światowej masowo ukręcały się półosie. Przemyślałem sprawę i doszedłem do wniosku, że jeżeli panuje się nad procesem obróbki, to można zrobić dobrą półoś z przeciętnego materiału. I odwrotnie, jeżeli nie panujemy nad procesem, to musimy za to zapłacić stosując lepszy i droższy materiał.
Życie samo zafundowało mi pogłębione korepetycje w tym zakresie. Kilkanaście lat później po wspomnianych wydarzeniach, byłem dyrektorem odpowiedzialnym za produkcję w amerykańskiej firmie, która uruchamiała w Polsce fabrykę części samochodowych. Pośród innych części mieliśmy produkować półosie napędowe. W chwili gdy rozpoczynałem pracę, linia produkcyjna półosi napędowych była w zasadzie uruchomiana. Zwrot „w zasadzie” jest tu uzasadniony. Już w pierwszych dniach pracy dowiedziałem się, że jest problem z obróbką cieplną wału półosi. Półoś kompletna tego typu składa się bowiem z wału i dwóch przegubów. Przykładową półoś o podobnej konstrukcji pokazano na rysunku 6. 
Końcówka przegubu z lewej strony jest montowana w samochodzie do koła koronowego mechanizmu różnicowego, a końcówka prawego przegubu łączy się z piastą koła. Przegub zewnętrzny bywa nazywany równobieżnym lub homokinetycznym. Amerykanie nazywają go CV joint od słów Constant Velocity, czyli przegub stałej prędkości. Proces produkcji tego przegubu kryje w sobie tak wiele niuansów technologicznych, że można by nim napisać książkę. Co ciekawe, przeguby te w ramach jednej firmy, są produkowane całkowicie inną technologią w USA i w Europie. Przyczyną takiego stanu rzeczy są inne wielkości rynków sprzedaży. W USA większość dokładnych powierzchni sferycznych jest wytwarzana metodą obróbki plastycznej, a w Europie te same powierzchnie są obrabiane obróbką skrawaniem.
W czasach, w których miały miejsce opisane zdarzenia, większość produkowanych półosi miała oba wały pełne. Dla wyeliminowanie drgań na wale dłuższej półosi montowano tłumik drgań. Obecnie coraz częściej spotyka się półosie, w których wał jest wykonany jako pusty. Czasem, dla uzyskania podobnej sztywności skrętnej półosi o różnych długościach, jedna półoś jest pełna a druga pusta. Stosując w dłuższej półosi rurę o większej średnicy niż w krótszej półosi, można uzyskać zbliżoną sztywność skrętną i wyeliminować tłumik drgań skrętnych.
Wracając do fabryki, natychmiast zapytałem Inżyniera Procesu z jakiego materiału jest wał. Miałem niejasne przeczucie co mi odpowie. I tak się stało. Odpowiedź brzmiała: ze zwykłej stali węglowej o składzie zbliżonym do naszej (polskiej) stali o oznaczeniu 55, czyli tak jak w starym GMC. Główny problem obróbki cieplnej polegał na tym, że wały po hartowaniu albo uzyskiwaliśmy zbyt miękkie i nie wytrzymywały one testów zmęczeniowych, bo się ukręcały, albo były zbyt twarde i pękały nawet bez testów. Szybko zdaliśmy sobie sprawę, że nasz wpływ na proces hartowania indukcyjnego jest zbyt mały i niepowtarzalny. Hartownica indukcyjna umożliwiała nam regulację dopływu ciepła do półosi podczas jej nagrzewania, przez zmianę napięcia i częstotliwości prądu wzbudzenia na wzbudniku. Szybkość chłodzenia, w czasie hartowania, mogliśmy regulować przez stężenie emulsji chłodzącej składającej się z wody i oleju, oraz pewnych dodatków. W czasie prób okazało się, że nawet przy stałym składzie emulsji, kontrolowanym codziennie refraktometrem optycznym i stałych parametrach elektrycznych wzbudzenia, uzyskujemy rano dobre wyniki, a w miarę upływu czasu – gorsze. Doszliśmy do wniosku, że przyczyną tego zjawiska był wzrost temperatury emulsji chłodzącej w zbiorniku – pod wpływem ciepła odbieranego od chłodzonych w procesie hartowania części. W tej sytuacji wprowadziliśmy układ chłodzenia i stabilizacji temperatury do zbiornika z emulsją. Działania te spowodowały natychmiastową poprawę. Okazało się jednak, że duże zmiany temperatury na hali utrudniają zapewnienie bardzo stabilnej temperatury cieczy chłodzącej. Prowadząc ciągle próby, rozumieliśmy nasz proces coraz lepiej. Postanowiliśmy skompensować wahania temperatury chłodziwa prędkością jego przepływu. Przy wyższej temperaturze chłodziwa zwiększaliśmy prędkość jego przepływu, co pozwalało utrzymać właściwą prędkość chłodzenia. We wszystkie nasze działania byli zaangażowani operatorzy pracujący na tej hartownicy. Wiedzieli co i dlaczego zmieniamy w ich maszynie.
Ostateczny rezultat był znakomity. Wpływając na wszystkie wymienione parametry procesu potrafiliśmy wyprodukować wał półosi doskonały. Spełniał on wszystkie wymagania specyfikacji technicznej. Najlepszym jego sprawdzianem był jednak test zmęczeniowy polegający na skręcaniu kompletnej półosi w obu kierunkach o pewien kąt, aż do jej zniszczenia. Zniszczenie polegało na zmęczeniowym pęknięciu wału. Specyfikacja klienta wymagała aby półoś wytrzymywała 22 000 cykli. Nasze najsłabsze produkty wytrzymywały ich 50 000. Po rozwiązaniu wszystkich problemów i pełnym opanowaniu procesu wszyscy odczuwaliśmy dużą satysfakcję zawodową, dla której warto było spędzić wiele trudnych godzin przy maszynie. Myślę, że właśnie dla tych, niezbyt niestety częstych, chwil satysfakcji warto wykonywać nasz inżynierski zawód. Te chwile nazywam czystymi radościami mojego życia. Jest też znakomita książka o takim samym tytule*, ale to już zupełnie inna historia.
Jerzy Mydlarz
Literatura:
1.Mydlarz J.: Samochód terenowy VW Kübelwagen Typ 82,
Dom Wydawniczy i Agencja Wydawnicza CB, Warszawa 1998
2.http://www.polskie-auta.pl/stara/star200.htm
3.Z. Jaśkiewicz Mosty Napędowe. WKŁ 1979
4.http://www.military-zone.pl/pojazdy/?page=towar&towid=23
*) Jan Šmid: „Czyste radości mego życia”
Czytaj także:
- start
- Poprzedni artykuł
- 1
- 2
- Następny artykuł
- koniec