Επαγωγική σκλήρυνση, ενανθρακωμένη ή νιτρωμένη; Επιλογή θερμικής επεξεργασίας για σχάρες ταχυτήτων

Θερμική επεξεργασία και λείανση ακριβείας στην παραγωγή

Λέξη-κλειδί στόχευσης:Θερμική επεξεργασία σχάρας ταχυτήτων

Δευτερεύων:επαγωγική σκληρυμένη σχάρα γραναζιών, γρανάζια βάθους σκλήρυνσης θήκης, σκληρότητα ραφιού HRC

Meta περιγραφή:Πραγματικά στοιχεία σκληρότητας και βάθη θήκης για επαγωγικά σκληρυμένα, ενανθρακωμένα και νιτρωμένα ράφι - καθώς και γιατί η σκλήρυνση καταστρέφει την ακρίβεια και τι λέει η έρευνα για το βέλτιστο βάθος θήκης.

Υπάρχει ένας αριθμός σκληρότητας στο σχέδιο του ραφιού σας. Από πού προήλθε;

Σύμφωνα με την εμπειρία μας, περίπου τις μισές φορές αντιγράφηκε από προηγούμενο σχέδιο, και κανείς δεν θυμάται γιατί. Το άλλο μισό επιλέχθηκε επειδή το υψηλότερο ακουγόταν πιο ασφαλές. Κανένας από τους δύο δεν είναι καλός λόγος, και και τα δύο μπορεί να σας κοστίσουν είτε χρήματα είτε ένα αποτυχημένο ράφι.

Η θερμική επεξεργασία σε ένα ράφι γραναζιών είναι ένα σύνολο αντισταθμίσεων- μεταξύ της σκληρότητας της επιφάνειας, της σκληρότητας του πυρήνα, του βάθους της θήκης, της παραμόρφωσης και της τιμής. Κάνετε λάθος την ισορροπία και είτε φθείρετε τα πλευρά είτε σπάτε τα δόντια. Εδώ είναι τι υποστηρίζουν πραγματικά τα δημοσιευμένα δεδομένα.

Επαγωγική σκλήρυνση - του ίππου εργασίας

Η επαγωγική σκλήρυνση διοχετεύει ρεύμα υψηλής-συχνότητας μέσω ενός πηνίου γύρω από την περιοχή του δοντιού, θερμαίνει μόνο το επιφανειακό στρώμα και στη συνέχεια το σβήνει. Ο πυρήνας δεν φτάνει ποτέ σε θερμοκρασία ωστενοποίησης, επομένως παραμένει σκληρός.

Εικόνα 1. Εύρος επιφανειακής σκληρότητας και βάθη περιβλήματος κατά μέθοδο επεξεργασίας.

Εφικτή σκληρότητα, από δημοσιευμένες πηγές:

Δύο σκληροί περιορισμοί καθορίζουν εάν ένα υλικό μπορεί να σκληρυνθεί καθόλου με επαγωγή. Η διαδικασία απαιτεί χάλυβα μεπεριεκτικότητα σε άνθρακα 0,30% ή περισσότερο- κάτω από αυτό απλώς δεν υπάρχει αρκετός άνθρακας για να σχηματιστεί μαρτενσίτης. Στο επάνω άκρο, ο άνθρακας θα πρέπει να παραμείνει κάτω από περίπου 0,55%, με χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο και φώσφορο, για να μειωθεί η πιθανότητα σπασίματος.

Αυτό το παράθυρο, 0,30% έως 0,55% άνθρακας, είναι ακριβώς γιατί τα S45C και 42CrMo4 (SCM440) κυριαρχούν στην παραγωγή ραφιών. Δεν είναι παράδοση. είναι η μεταλλουργία.

Ένας περιορισμός έχει μεγαλύτερη σημασία από ό,τι περιμένουν οι άνθρωποι: ακόμα και όταν το πλευρό και η άκρη του δοντιού σκληραίνουν σωστά, η ρίζα του δοντιού συχνά δεν σκληραίνει.

Η ρίζα των δοντιών είναι όπου ξεκινούν οι ρωγμές κόπωσης κάμψης. Εάν η λειτουργία αστοχίας σας είναι η κόπωση της ρίζας και όχι η φθορά των πλευρών, η επαγωγική σκλήρυνση μπορεί να μην λύνει το πρόβλημα που αντιμετωπίζετε. Η μελέτη FZG επιβεβαιώνει τη γεωμετρία αυτού του άμεσα - για όλα τα επαγωγικά-σκληρυμένα γρανάζια που δοκιμάστηκαν, "το περίγραμμα σκλήρυνσης είναι πιο παχύ στις πλευρές των δοντιών και χαμηλότερο στην περιοχή των 30 μοιρών που εφάπτεται στο φιλέτο της ρίζας του δοντιού."

Το πέναλτι ακρίβειας που κανείς δεν αναφέρει στο απόσπασμα

Η σκλήρυνση παραμορφώνει το μέρος. Σε ένα μακρύ λεπτό ράφι, αυτή η παραμόρφωση πηγαίνει κατευθείαν σε σφάλμα τόνου.

Όταν χρησιμοποιείται επαγωγική σκλήρυνση, η ακρίβεια του γραναζιού μειώνεται λόγω καταπόνησης μετά τη θέρμανση. Το τρίξιμο των δοντιών στη συνέχεια απαιτείται εάν απαιτείται υψηλή ακρίβεια.

Το μέγεθος του εφέ είναι ορατό στον τρόπο ταξινόμησης των ραφιών ανά διαδικασία:

Το ίδιο ράφι που μετρά 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.

Αυτός είναι ένας συντελεστής τεσσάρων έως οκτώ σε ακρίβεια, που ανακτάται από μια εργασία φινιρίσματος. Τρόπος που γίνεται: «Μένει επιπλέον υλικό κατά το φρεζάρισμα των δοντιών για να μπορούν να αλεσθούν μετά τη σκλήρυνση».

Έτσι, η πραγματική προδιαγραφή δεν είναι "επαγωγική σκλήρυνση". Είναι «επαγωγική σκλήρυνσηκαι αλέθεται μετά τη σκλήρυνση." Εάν το σχέδιό σας λέει το πρώτο και η εφαρμογή σας χρειάζεται το δεύτερο, θα απογοητευτείτε από ένα ράφι που είναι τεχνικά συμβατό.

Μια πρακτική συνέπεια που αξίζει να γνωρίζετε προτού σχεδιάσετε τη μηχανική κατεργασία: οι δευτερεύουσες εργασίες είναι συνήθως δυνατές σε ράφια σε οποιαδήποτε κατάσταση εκτός από επαγωγικά-σκληρυμένα δόντια. Ανοίξτε τις οπές στερέωσης πριν από τη σκλήρυνση, όχι μετά.

Carburising - όταν χρειάζεστε μια σκληρή θήκη και έναν σκληρό πυρήνα

Η ενανθράκωση διαχέει τον άνθρακα στην επιφάνεια ενός χάλυβα χαμηλής-άνθρακας και στη συνέχεια σβήνει. Καταλήγετε με μια σκληρή θήκη με υψηλό-άνθρακα έναντι ενός σκληρού πυρήνα χαμηλών-ανθράκων.

Τυπική πρακτική ενανθράκωσης για την παραγωγή εργαλείων και ραφιών.

Για το 16MnCr5 (EN 10084, 1.7131), μια από τις τυπικές ευρωπαϊκές ποιότητες σκλήρυνσης-, δημοσιευμένα στοιχεία μετά από κατάλληλη ενανθράκωση και σβήσιμο (Otai Steel):

Επιφανειακή σκληρότητα:58–62 HRC

Αποτελεσματικό βάθος θήκης:0,6–1,2 mm τυπικό

Σκληρότητα πυρήνα:28–35 HRC

Αντοχή σε εφελκυσμό πυρήνα (κατάσταση σκληρυμένης θήκης): 850–1000 MPa, απόδοση ~ 550 MPa

Ο αριθμός της σκληρότητας του πυρήνα είναι το σημείο όλης της άσκησης. Στο 28–35 HRC ο πυρήνας εξακολουθεί να απορροφά τους κραδασμούς και να αντιστέκεται στη διάδοση της ρωγμής, ενώ η θήκη 58–62 HRC αντιστέκεται στο άνοιγμα και στη φθορά. Ένα διαμπερές-σκληρυμένο ράφι στα 55 HRC δεν έχει τέτοιο απόθεμα - είναι σκληρό σε όλη του τη διαδρομή και αντίστοιχα εύθραυστο.

Η ενανθράκωση κοστίζει περισσότερο, διαρκεί περισσότερο και παραμορφώνει περισσότερο από την επαγωγική σκλήρυνση. Προσδιορίστε το όταν η πίεση επαφής είναι πραγματικά υψηλή και υπάρχει φόρτιση κραδασμών.

Πόσο βαθιά πρέπει να είναι η υπόθεση; Η έρευνα έχει έναν αριθμό

Αυτό είναι όπου οι περισσότερες προδιαγραφές είναι εικασίες, επομένως αξίζει να παραθέσουμε την πραγματική έρευνα.

Σχήμα 2. Η αντοχή κάμψης της ρίζας πέφτει όταν το βάθος της θήκης υπερβαίνει το 0,25 x δομοστοιχείο (δεδομένα έρευνας FZG / TU Munchen).

Μια μελέτη από την FZG στο TU München (FVA 660 II, που δημοσιεύτηκε μέσω του AGMA 22FTM14) δοκίμασε γρανάζια 42CrMo4 σε κανονικές μονάδες 14 mm και 20 mm με σκλήρυνση διάκενου-με{-επαγωγή διάκενου, μέτρηση της σκληρότητας της ρίζας του δοντιού depthD σε κάμψη της επιφάνειας 0 προς το ύψος όριο 400 HV1).

Ευρήματα, που αναφέρονται απευθείας:

"Φαίνεται ότι υπάρχει ένα βέλτιστο SHD400 στην περιοχή από 0,15 έως 0,25 × m_n."

"Η αντοχή κάμψης της ρίζας του δοντιού της παραλλαγής με SHD 0,35 × m_n φτάνει μόνο το 80 τοις εκατό της αντοχής κάμψης της ρίζας των δοντιών των παραλλαγών με χαμηλότερο SHD."

Το βαθύτερο είναι χειρότερο. Μια θήκη στο δομοστοιχείο 0,35 × χάνει το ένα πέμπτο της αντοχής της σε κάμψη της ρίζας σε σύγκριση με τη μονάδα 0,15–0,25 ×.

Ο μηχανισμός είναι η υπολειπόμενη τάση. Μια ρηχά σκληρυμένη θήκη αφήνει την επιφάνεια σε συμπίεση, η οποία καταστέλλει την έναρξη της ρωγμής. Σπρώξτε το περίβλημα πολύ βαθιά και το στρώμα συμπίεσης εξασθενεί και η ζώνη μετάβασης μετακινείται σε μια περιοχή υψηλής τάσης κάμψης.

Πρακτικά, για ένα rack module 4, αυτό το εύρος είναι 0,6 έως 1,0 mm. Για τη μονάδα 8, 1,2 έως 2,0 mm. Οι συνιστώμενες συνθήκες της μελέτης, για μεγέθη γραναζιών m_n=14 έως 20 mm: SHD400 σε 0,15–0,25 × m_n, περίπου ίσες στην αριστερή και τη δεξιά πλευρά, σκληρότητα επιφάνειας 650–750 HV, χωρίς ρωγμές σκλήρυνσης.

Ένας σχετικός αριθμός από την ίδια μελέτη αξίζει να γνωρίζετε εάν έχετε μια κρίσιμη εφαρμογή κόπωσης-: η παραλλαγή με βολή-ανατινάχθηκε έφθασε σε ονομαστικό αριθμό τάσης κάμψης σχεδόν 600 N/mm², περίπου 30 τοις εκατό υψηλότερο από την αναφορά χωρίς ανατινάξεις και υψηλότερο από τη σύγκριση της περίπτωσης-σκληρής. Το πένινγκ με βολή προκαλεί υπολειμματική πίεση και λειτουργεί.

Σε αντίθεση με αυτό, το ISO 6336-5 βαθμολογεί τα επιφανειακά-σκληρυμένα γρανάζια περίπου 20 τοις εκατό κάτω από τα σκληρυμένα γρανάζια-για μέγιστη επιτρεπόμενη καταπόνηση. Το Carburising εξακολουθεί να κερδίζει με την ακατέργαστη ικανότητα - η επαγωγική σκλήρυνση και το shot peening απλώς κλείνουν το χάσμα με χαμηλότερο κόστος.

Νίτρωση - σκληρή, λεπτή και ελάχιστα παραμορφωμένη

Η νιτρίωση διαχέει άζωτο στην επιφάνεια σε χαμηλή θερμοκρασία, συνήθως520 μοίρες (Bodycote). Χωρίς σβήσιμο, χωρίς μετασχηματισμό φάσης, ελάχιστη παραμόρφωση.

Το στρώμα έχει δύο ζώνες: ένα σύνθετο "λευκό" στρώμα που δίνει "υψηλή αντίσταση στη φθορά, το γδάρσιμο, το τσούξιμο και το σφίξιμο" και ένα στρώμα διάχυσης από κάτω που παρέχει "βελτιωμένη αντοχή κόπωσης" και υποστηρίζει το σύνθετο στρώμα.

Δύο περιορισμοί αποφασίζουν εάν η νιτρίωση είναι διαθέσιμη σε εσάς:

Υλικό.Είναι "πιο αποτελεσματικό όταν εφαρμόζεται σε μια σειρά από χάλυβες που περιέχουν νιτρίδια-στοιχεία σχηματισμού όπως χρώμιο, μολυβδαίνιο, βανάδιο και αλουμίνιο." Όλα τα σιδηρούχα υλικά μπορούν να νιτρωθούν με αέριο έως και 5% χρώμιο. πάνω από αυτό, εναζώτωση πλάσματος. Κρίσιμο, για απλό ανθρακούχο χάλυβα: "Λόγω της έλλειψης στοιχείων κραματοποίησης, ο χάλυβας AISI 1045 δεν ανταποκρίνεται στη διαδικασία εναζώτου" (AZoM). Εάν το ράφι σας είναι C45, η νιτροποίηση δεν αποτελεί επιλογή.

Βάθος θήκης.Οι νιτρώδεις θήκες είναι λεπτές. Για το 38CrMoAl, έναν ειδικό βαθμό νιτροποίησης-, οι δημοσιευμένες τιμές είναι 900–1100 HV (~65–70 HRC) με περίπτωση μόνο0,3–0,6 χλστ.

Αυτή η λεπτή περίπτωση είναι ο περιορισμός. Υπό μεγάλη πίεση επαφής Hertzian, ένα λεπτό σκληρό στρώμα πάνω από ένα μαλακότερο υπόστρωμα μπορεί να υποστεί σύνθλιψη - το στρώμα καταρρέει στον πυρήνα κάτω από αυτό. Η νιτροποίηση ταιριάζει σε ράφια όπου κυριαρχεί η φθορά και η θολότητα και η πίεση επαφής είναι μέτρια και όπου η παραμόρφωση πρέπει να είναι ελάχιστη επειδή το ράφι έχει ήδη τελειώσει-.

Το υλικό πρέπει να σκληρυνθεί και να σκληρυνθεί πριν από την νιτρίωση για βέλτιστα αποτελέσματα.

Επιλέγοντας

FAQ

Είναι το 60 HRC καλύτερο από το 50 HRC σε ένα ράφι;

Όχι αυτόματα. Υψηλότερη σκληρότητα σημαίνει καλύτερη αντοχή στη φθορά και χειρότερη σκληρότητα. Ένα ράφι 60 HRC σε μια εφαρμογή φορτωμένη-σοκ θα θρυμματίσει τα δόντια που θα μπορούσε να επιβιώσει ένα ράφι 50 HRC. Ταιριάξτε τη σκληρότητα με τη λειτουργία αστοχίας με την οποία σχεδιάζετε.

Μπορώ να σκληρύνω επαγωγικά ένα ράφι C45 μετά την κατεργασία των οπών στερέωσης;

Μπορείτε, αλλά η παραμόρφωση επηρεάζει τη θέση και την επιπεδότητα της οπής καθώς και το βήμα των δοντιών. Η συνήθης πρακτική είναι να αποφεύγονται οι δευτερεύουσες λειτουργίες σε επαγωγικά-σκληρυμένα rack. Πρώτα η μηχανή, δεύτερη η σκλήρυνση.

Γιατί η σκληρυμένη σχάρα μου έχει χειρότερη συνοχή αντίστροφης ανταπόκρισης από τη μαλακή που αντικατέστησε;

Σχεδόν σίγουρα σκληρυντική παραμόρφωση, αν τα δόντια δεν είχαν αλεσθεί μετά. Το δημοσιευμένο σφάλμα βήματος για επαγωγικά-σκληρυμένα μη-ράφι είναι περίπου ±0,200 mm/m έναντι ±0,150 mm/m για ένα μαλακό ράφι - το σκληρυμένο ράφι είναι πραγματικά λιγότερο ακριβές.

Τι σκληρότητα πρέπει να έχει το πινιόν σε σχέση με το ράφι;

Ίσο ή δυσκολότερο. Επειδή το πινιόν βλέπει τους περισσότερους κύκλους, η σκληρότητα και η κατηγορία ποιότητάς του θα πρέπει πάντα να είναι ίση ή μεγαλύτερη από εκείνη του rack. Το πινιόν κάνει πολλές στροφές ανά μέτρο διαδρομής ραφιού, επομένως συγκεντρώνει τους κύκλους επαφής πολύ πιο γρήγορα.

Το μεγαλύτερο βάθος θήκης σημαίνει πάντα μεγαλύτερη διάρκεια ζωής;

Όχι, και τα δεδομένα FZG είναι ξεκάθαρα: σε δομοστοιχείο 0,35 × η αντοχή κάμψης της ρίζας πέφτει στο 80% της τιμής σε μονάδα 0,15–0,25 ×. Ο υπερβολικός-προσδιορισμός του βάθους της θήκης κοστίζει χρήματα και μειώνει τη δύναμη.

Η Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology λειτουργεί με εξοπλισμό σκλήρυνσης και λείανσης δοντιών σε-οικιακό και προμηθεύει ράφια σε S45C, 42CrMo4 και θήκες-βαθμίδες σκλήρυνσης. Πείτε μας το φορτίο, τα χαρακτηριστικά κραδασμού και τον στόχο ακρίβειας και θα σας προτείνουμε τη θεραπεία αντί να αναφέρουμε απλώς τη σκληρότητα που ζητήσατε.

Επαγωγικά σκληρυμένα ράφια, μονάδες M5 έως M8