Induksi Dikeraskan, Dikarburkan atau Dinitrida? Memilih Rawatan Haba untuk Rak Gear

Rawatan haba dan pengisaran ketepatan dalam pengeluaran

Kata kunci sasaran:rawatan haba rak gear

Menengah:rak gear dikeraskan aruhan, gear kedalaman pengerasan kes, kekerasan rak HRC

Perihalan meta:Angka kekerasan sebenar dan kedalaman kotak untuk rak yang dikeraskan, dikarburkan dan dinitrida aruhan - serta sebab pengerasan merosakkan ketepatan dan perkara yang dikatakan oleh penyelidikan tentang kedalaman kes yang optimum.

Terdapat nombor kekerasan pada lukisan rak anda. Dari mana ia datang?

Dalam pengalaman kami, kira-kira separuh masa ia disalin daripada lukisan sebelumnya, dan tiada siapa yang ingat mengapa. Separuh lagi ia dipilih kerana lebih tinggi kedengaran lebih selamat. Kedua-duanya bukan alasan yang baik, dan kedua-duanya boleh menyebabkan anda kehilangan wang atau rak yang gagal.

Rawatan haba pada rak gear ialah satu set pertukaran-antara kekerasan permukaan, keliatan teras, kedalaman kotak, herotan dan harga. Dapatkan imbangan yang salah dan anda sama ada memakai rusuk atau retak gigi. Inilah yang sebenarnya disokong oleh data yang diterbitkan.

Induksi mengeras - kuda kerja

Pengerasan aruhan mengalirkan arus frekuensi tinggi-melalui gegelung di sekeliling kawasan gigi, hanya memanaskan lapisan permukaan, kemudian memadamkannya. Teras tidak pernah mencapai suhu austenitis, jadi ia kekal keras.

Rajah 1. Julat kekerasan permukaan dan kedalaman kotak mengikut kaedah rawatan.

Kekerasan yang boleh dicapai, daripada sumber yang diterbitkan:

Dua kekangan keras mengawal sama ada bahan boleh dikeraskan secara aruhan sama sekali. Proses memerlukan keluli dengankandungan karbon 0.30% atau lebih- di bawah itu tidak cukup karbon untuk membentuk martensit. Di bahagian atas, karbon harus kekal di bawah kira-kira 0.55%, dengan sulfur dan fosforus yang rendah, untuk mengurangkan peluang memadamkan keretakan.

Tingkap itu, 0.30% hingga 0.55% karbon, adalah tepat mengapa S45C dan 42CrMo4 (SCM440) mendominasi pengeluaran rak. Ia bukan tradisi; ia adalah metalurgi.

Satu batasan lebih penting daripada jangkaan orang: walaupun apabila rusuk dan hujung gigi mengeras dengan betul, akar gigi selalunya tidak.

Akar gigi adalah tempat retakan keletihan lentur bermula. Jika mod kegagalan anda adalah keletihan akar dan bukannya haus bahagian sayap, pengerasan aruhan mungkin tidak dapat menyelesaikan masalah yang anda hadapi. Kajian FZG mengesahkan geometri ini secara langsung - untuk semua aruhan-gear keras yang diuji, "kontur pengerasan adalah paling tebal pada rusuk gigi dan paling rendah dalam kawasan tangen 30 darjah pada fillet akar gigi."

Penalti ketepatan tiada siapa yang sebutkan dalam petikan

Pengerasan memesongkan bahagian. Pada rak langsing yang panjang, herotan itu terus menjadi ralat nada.

Apabila pengerasan aruhan digunakan, ketepatan gear dikurangkan oleh ketegangan selepas pemanasan. Mengisar gigi selepas itu diperlukan jika ketepatan yang tinggi dikehendaki.

Saiz kesan boleh dilihat dalam cara rak digredkan mengikut proses:

Rak yang sama yang mengukur 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.

Itu adalah faktor ketepatan empat hingga lapan, dipulihkan dengan operasi penamat. Cara ia dilakukan: "Bahan tambahan ditinggalkan semasa pengilangan gigi supaya ia boleh dikisar selepas pengerasan."

Jadi spesifikasi sebenar bukanlah "induksi mengeras." Ia adalah "induksi mengerasdan dikisar selepas mengeras." Jika lukisan anda menyatakan yang pertama dan aplikasi anda memerlukan yang kedua, anda akan kecewa dengan rak yang mematuhi teknikal.

Satu akibat praktikal yang perlu diketahui sebelum anda merancang pemesinan: operasi sekunder biasanya boleh dilakukan pada rak dalam sebarang keadaan kecuali induksi-gigi yang mengeras. Tebuk lubang pelekap anda sebelum mengeras, bukan selepas.

Karburising - apabila anda memerlukan sarung keras dan teras yang keras

Carburising meresap karbon ke dalam permukaan keluli karbon rendah-, kemudian padam. Anda akan mendapat-sarung keras karbon tinggi di atas teras tegar karbon-rendah.

Amalan carburising standard untuk pengeluaran gear dan rak.

Untuk 16MnCr5 (EN 10084, 1.7131), salah satu gred pengerasan kes Eropah-piawai, menerbitkan angka selepas pengkarburan dan pelindapkejutan yang betul (Keluli Otai):

Kekerasan permukaan:58–62 HRC

Kedalaman kes yang berkesan:0.6–1.2 mm biasa

Kekerasan teras:28–35 HRC

Kekuatan tegangan teras (keadaan kes mengeras): 850–1000 MPa, hasil ~550 MPa

Angka kekerasan teras adalah titik keseluruhan latihan. Pada 28–35 HRC teras masih menyerap hentakan dan menahan perambatan retak, manakala sarung HRC 58–62 tahan pitting dan haus. A melalui-rak yang dikeraskan pada 55 HRC tidak mempunyai rizab sedemikian - ia sukar sepanjang jalan dan juga rapuh.

Kos karbida lebih tinggi, mengambil masa lebih lama dan lebih herot daripada pengerasan aruhan. Nyatakannya apabila tekanan sentuhan benar-benar tinggi dan terdapat beban kejutan.

Sejauh manakah kes itu sepatutnya? Penyelidikan mempunyai nombor

Di sinilah kebanyakan spesifikasi adalah tekaan, jadi ia patut dipetik penyelidikan sebenar.

Rajah 2. Kekuatan lenturan akar jatuh apabila kedalaman kes melebihi 0.25 x modul (data penyelidikan FZG / TU Munchen).

Satu kajian oleh FZG di TU München (FVA 660 II, diterbitkan melalui AGMA 22FTM14) menguji gear 42CrMo4 pada modul biasa 14 mm dan 20 mm dengan celah-oleh-pengerasan aruhan celah, mengukur kekuatan lenturan akar gigi terhadap kedalaman pengerasan permukaan400, SHD000000 (kedalaman pengerasan permukaan SHD00) had).

Penemuan, dipetik secara langsung:

"nampaknya terdapat SHD400 yang optimum dalam julat 0.15 hingga 0.25 × m_n."

"Kekuatan lenturan akar gigi bagi varian dengan SHD 0.35 × m_n hanya mencapai 80 peratus daripada kekuatan lenturan akar gigi bagi varian dengan SHD yang lebih rendah."

Lebih dalam lagi teruk. Kes pada modul 0.35 × kehilangan satu perlima daripada kekuatan lenturan akarnya berbanding dengan modul 0.15–0.25 ×.

Mekanismenya ialah tekanan sisa. Kes keras yang cetek meninggalkan permukaan dalam mampatan, yang menyekat permulaan retakan. Tolak bekas terlalu dalam dan lapisan mampatan menjadi lemah dan zon peralihan bergerak ke kawasan tegasan lentur yang tinggi.

Secara praktikal, untuk rak modul 4, julat itu ialah 0.6 hingga 1.0 mm. Untuk modul 8, 1.2 hingga 2.0 mm. Keadaan yang disyorkan kajian, untuk saiz gear m_n=14 hingga 20 mm: SHD400 pada 0.15–0.25 × m_n, lebih kurang sama pada rusuk kiri dan kanan, kekerasan permukaan 650–750 HV, tiada retakan pengerasan.

Angka yang berkaitan daripada kajian yang sama patut diketahui jika anda mengalami kelesuan-aplikasi kritikal: pukulan-varian letupan mencapai bilangan tegasan lentur nominal hampir 600 N/mm², kira-kira 30 peratus lebih tinggi daripada rujukan tidak letup dan lebih tinggi daripada kes-perbandingan mengeras. Shot peening mendorong tekanan sisa mampatan dan ia berfungsi.

Bertentangan dengan itu, ISO 6336-5 mengadarkan gear yang dikeraskan-kira-kira 20 peratus di bawah kotak-gear yang dikeraskan untuk tekanan maksimum yang dibenarkan. Carburising masih menang dengan keupayaan mentah - pengerasan induksi ditambah shot peening hanya menutup jurang pada kos yang lebih rendah.

Nitriding - keras, nipis dan hampir tidak terherot

Nitriding meresap nitrogen ke permukaan pada suhu rendah, biasanya520 darjah (Bodycote). Tiada pelindapkejutan, tiada perubahan fasa, herotan minimum.

Lapisan ini mempunyai dua zon: lapisan "putih" kompaun memberikan "rintangan tinggi untuk haus, lecet, pedih dan sawan," dan lapisan resapan di bawahnya memberikan "kekuatan keletihan yang lebih baik" dan menyokong lapisan kompaun.

Dua kekangan menentukan sama ada nitriding tersedia untuk anda:

bahan.Ia "paling berkesan apabila digunakan pada julat keluli yang mengandungi nitrida-elemen pembentuk seperti kromium, molibdenum, vanadium dan aluminium." Semua bahan ferus boleh menjadi gas nitrided sehingga 5% kromium; di atas itu, nitriding plasma. Secara kritikal, untuk keluli karbon biasa: "Disebabkan kekurangan unsur mengaloi, keluli AISI 1045 tidak bertindak balas kepada proses nitriding" (AZoM). Jika rak anda ialah C45, nitriding bukan pilihan.

Kedalaman kes.Kes nitrided adalah nipis. Untuk 38CrMoAl, gred khusus-nitriding, angka yang diterbitkan ialah 900–1100 HV (~65–70 HRC) dengan kes hanya0.3–0.6 mm.

Sarung nipis itu adalah hadnya. Di bawah tekanan sentuhan Hertzian yang berat, lapisan keras nipis di atas substrat yang lebih lembut boleh mengalami kehancuran kotak - lapisan itu runtuh ke dalam teras di bawahnya. Nitriding sesuai dengan rak di mana haus dan pedih mendominasi dan tekanan sentuhan adalah sederhana, dan di mana herotan mestilah minimum kerana rak sudah siap-dikisar.

Bahan mesti dikeraskan dan dibaja sebelum nitriding untuk hasil yang optimum.

Memilih

Soalan Lazim

Adakah 60 HRC lebih baik daripada 50 HRC pada rak?

Tidak secara automatik. Kekerasan yang lebih tinggi bermakna rintangan haus yang lebih baik dan keliatan yang lebih teruk. Rak 60 HRC dalam aplikasi yang dimuatkan-kejutan akan memecah gigi yang rak 50 HRC akan bertahan. Padankan kekerasan dengan mod kegagalan yang anda reka bentuk.

Bolehkah saya induksi mengeraskan rak C45 selepas memesin lubang pelekap?

Anda boleh, tetapi herotan menjejaskan kedudukan lubang dan kerataan serta padang gigi. Amalan standard adalah untuk mengelakkan operasi sekunder pada aruhan-rak yang dikeraskan. Mesin dahulu, keraskan kedua.

Mengapakah rak keras saya mempunyai konsistensi tindak balas yang lebih teruk daripada rak lembut yang digantikannya?

Herotan yang hampir pasti mengeras, jika gigi tidak dikisar selepas itu. Ralat pic yang diterbitkan untuk aruhan-rak bukan-tanah yang dikeraskan adalah sekitar ±0.200 mm/m berbanding ±0.150 mm/m untuk rak lembut - rak yang dikeraskan adalah kurang tepat.

Apakah kekerasan pinion harus relatif kepada rak?

Sama atau lebih keras. Kerana pinion melihat kitaran yang paling banyak, kelas kekerasan dan kualitinya harus sentiasa sama atau melebihi rak. Pinion membuat banyak pusingan per meter perjalanan rak, jadi ia mengumpul kitaran sentuhan jauh lebih cepat.

Adakah kedalaman kes yang lebih dalam sentiasa bermakna hayat yang lebih lama?

Tidak, dan data FZG adalah eksplisit: pada modul 0.35 × kekuatan lenturan akar menurun kepada 80% daripada nilai pada modul 0.15–0.25 ×. Lebih-menentukan kedalaman kes memerlukan wang dan mengurangkan kekuatan.

Teknologi Transmisi OuNaiDa Tianjin mengendalikan peralatan pengerasan dan pengisaran gigi dalam-tempat dan rak bekalan dalam gred pengerasan S45C, 42CrMo4 dan kotak-. Beritahu kami beban, ciri kejutan dan sasaran ketepatan, dan kami akan mengesyorkan rawatan dan bukannya hanya memetik kekerasan yang anda minta.

Rak keras aruhan, modul M5 hingga M8