Indukcijsko kaljeno, ugljenično ili nitrirano? Odabir toplinske obrade za zupčanike

Termička obrada i precizno brušenje u proizvodnji

Ciljna ključna riječ:termička obrada zupčanika

sekundarno:indukciono kaljeni zupčanik, zupčanici dubine očvršćavanja, tvrdoća letve HRC

Meta opis:Stvarne brojke tvrdoće i dubine kućišta za induktivno kaljene, ugljenisane i nitrirane police - plus zašto kaljenje uništava tačnost i šta istraživanje kaže o optimalnoj dubini kućišta.

Na crtežu stalka nalazi se broj tvrdoće. Odakle je došlo?

Prema našem iskustvu, otprilike pola puta je kopiran sa prethodnog crteža, a niko se ne seća zašto. Druga polovina je odabrana jer je više zvučalo sigurnije. Nijedan nije dobar razlog, a oba vas mogu koštati ili novca ili neuspjelog rack-a.

Toplinska obrada na zupčanici je skup-odstupanja između površinske tvrdoće, žilavosti jezgre, dubine kućišta, izobličenja i cijene. Pogrešite ravnotežu i ili ćete istrošiti bokove ili ispucati zube. Evo šta objavljeni podaci zapravo podržavaju.

Indukcijsko kaljenje - radni konj

Indukcijsko stvrdnjavanje vodi visokofrekventnu struju- kroz zavojnicu oko područja zuba, zagrijavajući samo površinski sloj, a zatim ga gasi. Jezgro nikada ne dostiže temperaturu austenizacije, tako da ostaje čvrsto.

Slika 1. Rasponi površinske tvrdoće i dubine kućišta po metodi obrade.

Ostvarljiva tvrdoća, iz objavljenih izvora:

Dva čvrsta ograničenja određuju da li se materijal uopće može induktivno očvrsnuti. Proces zahtijeva čelik sasadržaj ugljenika od 0,30% ili više- ispod toga jednostavno nema dovoljno ugljika za formiranje martenzita. Na gornjem kraju, ugljik bi trebao ostati ispod oko 0,55%, sa niskim sadržajem sumpora i fosfora, kako bi se smanjila mogućnost gašenja pucanja.

Taj prozor, 0,30% do 0,55% ugljika, je upravo razlog zašto S45C i 42CrMo4 (SCM440) dominiraju u proizvodnji stalka. To nije tradicija; to je metalurgija.

Jedno ograničenje je važnije nego što ljudi očekuju: čak i kada se bočna strana i vrh zuba pravilno stvrdnu, korijen zuba često nije.

Korijen zuba je mjesto gdje počinju pukotine od zamora pri savijanju. Ako je vaš način kvara zamor korijena, a ne trošenje bokova, indukcijsko kaljenje možda neće riješiti problem koji imate. Studija FZG potvrđuje geometriju ovog direktno - za sve induktivno{3}}kaljene zupčanike koji su testirani, "kontura otvrdnjavanja je najdeblja na bokovima zuba, a najniža u području tangente od 30 stepeni na file korijena zuba."

Kaznu za preciznost niko ne spominje u citatu

Stvrdnjavanje izobličuje dio. Na dugačkom vitkom stalku, to izobličenje ide pravo u grešku visine.

Kada se koristi indukcijsko kaljenje, tačnost zupčanika se smanjuje naprezanjem nakon zagrijavanja. Nakon toga je potrebno brušenje zuba ako se želi visoka preciznost.

Veličina efekta je vidljiva u načinu na koji se regali ocjenjuju po procesu:

Isti stalak koji ima DIN 10 (< 0.200 mm/m) straight out of induction hardening reaches DIN 5–7 (< 0.026 to 0.052 mm/m) once the teeth are ground.

To je faktor tačnosti od četiri do osam, koji se postiže završnom operacijom. Način na koji se radi: "Dodatan materijal se ostavlja tokom glodanja zuba da bi se mogli brusiti nakon stvrdnjavanja."

Dakle, prava specifikacija nije "indukcijsko očvršćeno". To je "indukcijsko kaljenoi samljeti nakon stvrdnjavanja." Ako vaš crtež kaže prvo, a vašoj aplikaciji treba drugo, bit ćete razočarani stalkom koji je tehnički usklađen.

Jedna praktična posljedica koju vrijedi znati prije nego što planirate mašinsku obradu: sekundarne operacije su obično moguće na nosačima u bilo kojem stanju osim induktivno{0}}očvrsnutih zuba. Izbušite rupe za montažu prije stvrdnjavanja, a ne poslije.

Ugljičenje - kada vam treba tvrdo kućište i čvrsta jezgra

Ugljičenje difundira ugljik na površinu nisko-ugljičnog čelika, a zatim se gasi. Na kraju ćete dobiti visoko-ugljično tvrdo kućište preko-čvrstog jezgra sa niskim udjelom ugljenika.

Standardna praksa karburizacije za proizvodnju zupčanika i zupčanika.

Za 16MnCr5 (EN 10084, 1.7131), jedan od standardnih evropskih stepena otvrdnjavanja{4}}, objavljene brojke nakon pravilnog ugljičenja i gašenja (Otai Steel):

Površinska tvrdoća:58–62 HRC

Efektivna dubina kućišta:Tipično 0,6–1,2 mm

Tvrdoća jezgra:28–35 HRC

Vlačna čvrstoća jezgre (stanje očvršćavanja u kućištu): 850–1000 MPa, popuštanje ~550 MPa

Tvrdoća jezgra je poenta cijele vježbe. Na 28–35 HRC jezgro i dalje apsorbuje udarce i otporno je na širenje pukotina, dok je kućište od 58–62 HRC otporno na udubljenje i habanje. Skroz{6}}kaljeni stalak na 55 HRC nema takvu rezervu - jer je tvrd do kraja i shodno tome lomljiv.

Ugljičenje košta više, traje duže i više iskrivljuje od indukcijske stvrdnjavanja. Navedite ga kada je kontaktni napon zaista visok i prisutno je udarno opterećenje.

Koliko dubok slučaj treba da bude? Istraživanje ima broj

Tu su većina specifikacija nagađanja, pa je vrijedno citirati stvarna istraživanja.

Slika 2. Čvrstoća korijena na savijanje opada kada dubina kućišta prelazi 0,25 x modul (podaci istraživanja FZG / TU Munchen).

Studija FZG-a na TU München (FVA 660 II, objavljeno preko AGMA 22FTM14) testirala je zupčanike 42CrMo4 na normalnim modulima od 14 mm i 20 mm sa zazorom-po- indukcijsko kaljenje, mjereći dubinu savijanja korijena zuba, dubinu savijanja 42CrMo4 u odnosu na površinu000 HV1 granica).

Nalazi, direktno citirani:

"izgleda da postoji optimalan SHD400 u rasponu od 0,15 do 0,25 × m_n."

"Čvrstoća na savijanje korijena zuba varijante sa SHD od 0,35 × m_n dostiže samo 80 posto snage savijanja korijena zuba varijanti s nižim SHD."

Dublje je gore. Kućište sa modulom od 0,35 × gubi petinu svoje čvrstoće na savijanje u odnosu na modul od 0,15–0,25 ×.

Mehanizam je rezidualni stres. Plitko kaljeno kućište ostavlja površinu u kompresiji, što potiskuje nastanak pukotina. Gurnite kućište previše duboko i kompresivni sloj će oslabiti, a prijelazna zona prelazi u područje visokog naprezanja savijanja.

Praktično, za stalak modula 4, taj raspon je od 0,6 do 1,0 mm. Za modul 8, 1,2 do 2,0 mm. Preporučeni uslovi studije, za veličine zupčanika m_n=14 do 20 mm: SHD400 na 0,15–0,25 × m_n, približno jednaki na lijevom i desnom boku, površinska tvrdoća 650–750 HV, bez pukotina od otvrdnjavanja.

Srodna brojka iz iste studije vrijedi znati ako imate primjenu{0}}kritičnu za zamor: varijanta sa-pjeskarenjem dostigla je nominalni broj naprezanja na savijanje od skoro 600 N/mm², oko 30 posto veći od referentne vrijednosti bez pjeskarenja i veći od poređenja{4}}kaljenog kućišta. Sačmarenje izaziva zaostalo naprezanje pritiska i djeluje.

U odnosu na to, ISO 6336-5 stopa površinskih{3}}kaljenih zupčanika oko 20 posto ispod zupčanika-očvrsnutih zupčanika za maksimalno dozvoljeno opterećenje. Ugljičenje i dalje pobjeđuje na sirovim sposobnostima - indukcijsko kaljenje plus mlaziranje samo zatvara jaz po nižoj cijeni.

Nitriranje - tvrdo, tanko i jedva izobličeno

Nitriranjem se dušik difundira u površinu na niskoj temperaturi, tipično520 stepeni (Bodycote). Bez gašenja, bez fazne transformacije, minimalno izobličenje.

Sloj ima dvije zone: složeni "bijeli" sloj koji daje "visoku otpornost na habanje, habanje, habanje i zaglavljivanje" i difuzijski sloj ispod koji pruža "poboljšanu čvrstoću na zamor" i podržava sloj smjese.

Dva ograničenja odlučuju da li vam je dostupno nitriranje:

Materijal."Najefikasniji je kada se primjenjuje na niz čelika koji sadrže nitride{0}}elemente kao što su hrom, molibden, vanadijum i aluminijum." Svi gvozdeni materijali mogu se gasno nitrirati do 5% hroma; iznad toga, nitriranje plazmom. Kritično, za obični ugljični čelik: "Zbog nedostatka legirajućih elemenata, AISI 1045 čelik ne reagira na proces nitriranja" (AZoM). Ako je vaš stalak C45, nitriranje nije opcija.

Dubina kućišta.Nitrirana kućišta su tanka. Za 38CrMoAl, nitriranje{2}}specifične ocjene, objavljene brojke su 900–1100 HV (~65–70 HRC) sa samo0,3–0,6 mm.

Taj tanki slučaj je ograničenje. Pod teškim Hertzovim kontaktnim naprezanjem, tanak tvrdi sloj preko mekše podloge može pretrpjeti drobljenje - sloja se urušava u jezgro ispod njega. Nitriranje odgovara stalcima gdje dominiraju habanje i habanje, a kontaktni napon je umjeren, i gdje izobličenje mora biti minimalno jer je stalak već završno-brušen.

Materijal se mora očvrsnuti i temperirati prije nitriranja za optimalne rezultate.

Biranje

FAQ

Da li je 60 HRC bolje od 50 HRC na stalku?

Ne automatski. Veća tvrdoća znači bolju otpornost na habanje i lošiju žilavost. Stalak od 60 HRC u aplikaciji napunjenoj šokom- će okrhnuti zube koje bi stalak od 50 HRC preživio. Uskladite tvrdoću s načinom kvara protiv kojeg dizajnirate.

Mogu li indukcijski očvrsnuti C45 stalak nakon obrade montažnih rupa?

Možete, ali izobličenje utiče na položaj i ravnost rupe, kao i na korak zubaca. Standardna praksa je izbjegavanje sekundarnih operacija na induktivno{1}}kaljenim policama. Prvo mašina, zatim stvrdnjavanje.

Zašto moj očvrsli nosač ima lošiju konzistenciju zazora od mekog koji je zamenio?

Gotovo sigurno stvrdnjavajuća distorzija, ako zubi nisu naknadno brušeni. Objavljena greška nagiba za induktivno-očvrsnute ne-stalke je oko ±0,200 mm/m naspram ±0,150 mm/m za mekanu stalku - očvršćeni stalak je zaista manje precizan.

Koje tvrdoće treba da bude zupčanik u odnosu na letvu?

Jednako ili teže. Budući da zupčanik vidi najviše ciklusa, njegova tvrdoća i klasa kvaliteta uvijek bi trebala biti jednaka ili veća od one zupčanika. Zupčanik pravi mnogo obrtaja po metru hoda letve, tako da akumulira kontaktne cikluse mnogo brže.

Da li veća dubina kućišta uvijek znači duži vijek trajanja?

Ne, i FZG podaci su eksplicitni: kod 0,35 × modula čvrstoća korijena na savijanje pada na 80% vrijednosti na 0,15–0,25 × modula. Pre{5}}određivanje dubine kućišta košta novac i smanjuje snagu.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology upravlja opremom za učvršćivanje i brušenje zuba u-kući i stalci za zalihe u S45C, 42CrMo4 i futroli -klase. Recite nam opterećenje, karakteristike udara i cilj preciznosti, a mi ćemo preporučiti tretman, a ne samo navesti tvrdoću koju ste tražili.

Induktivno kaljeni stalci, moduli M5 do M8