Induktiokarkaistu, hiiltynyt vai nitrattu? Lämpökäsittelyn valinta vaihteistotelineille

Lämpökäsittely ja tarkkuushionta tuotannossa

Kohdeavainsana:hammaspyörän lämpökäsittely

Toissijainen:induktiokarkaistu hammastanko, kotelon karkaisun syvyysvaihteet, hammastangon kovuus HRC

Meta kuvaus:Todelliset kovuusluvut ja kotelon syvyydet induktiokarkaistuille, hiiletyille ja nitridoiduille telineille - sekä miksi karkaisu heikentää tarkkuutta ja mitä tutkimus sanoo kotelon optimaalisesta syvyydestä.

Telinepiirustuksessasi on kovuusluku. Mistä se tuli?

Kokemuksemme mukaan noin puolet ajasta se kopioitiin edellisestä piirroksesta, eikä kukaan muista miksi. Toinen puoli valittiin, koska korkeampi kuulosti turvallisemmalta. Kumpikaan ei ole hyvä syy, ja molemmat voivat maksaa sinulle joko rahaa tai rikkoutuneen telineen.

Vaihdetelineen lämpökäsittely on joukko kompromisseja pinnan kovuuden, ytimen sitkeyden, kotelon syvyyden, vääristymien ja hinnan välillä. Säädä tasapaino väärin ja joko kulutat kyljet tai halkeilet hampaat. Tässä on se, mitä julkaistut tiedot todella tukevat.

Työhevosen induktiokarkaisu -

Induktiokarkaisu ohjaa korkeataajuista{0}}virtaa hammasalueen ympärillä olevan kelan läpi, lämmittäen vain pintakerroksen ja sammuttaen sen sitten. Ydin ei koskaan saavuta austenitisoituvaa lämpötilaa, joten se pysyy sitkeänä.

Kuva 1. Pintojen kovuusalueet ja kotelon syvyydet käsittelymenetelmin.

Saavutettava kovuus, julkaistuista lähteistä:

Kaksi kovaa rajoitusta määräävät, voidaanko materiaali ylipäätään induktiokarkaista. Prosessi vaatii terästähiilipitoisuus 0,30 % tai enemmän- alle, että hiiltä ei yksinkertaisesti ole tarpeeksi martensiitin muodostamiseen. Yläpäässä hiilen tulisi pysyä alle noin 0,55 %, ja sen rikki- ja fosforipitoisuudet ovat alhaiset, mikä vähentää sammutushalkeilun mahdollisuutta.

Tämä ikkuna, 0,30–0,55 % hiiltä, ​​on juuri syy, miksi S45C ja 42CrMo4 (SCM440) hallitsevat telinetuotantoa. Se ei ole perinne; se on metallurgiaa.

Yhdellä rajoituksella on enemmän merkitystä kuin ihmiset odottavat: vaikka hampaan kylki ja kärki kovettuvat kunnolla, hampaan juuri ei usein.

Hampaan juuresta alkaa taipumisen väsymishalkeamia. Jos vikatilasi on juurien väsyminen kyljen kulumisen sijaan, induktiokarkaisu ei välttämättä ratkaise ongelmaasi. FZG-tutkimus vahvistaa tämän geometrian suoraan - kaikille testatuille induktio-karkaistuille hammaspyörille: "kovettuva ääriviiva on paksuin hampaan kyljissä ja matalin hampaan juuren fileen 30 asteen tangentin alueella."

Tarkkuusrangaistusta ei kukaan mainitse lainauksessa

Kovettuminen vääristää osaa. Pitkässä kapeassa telineessä tämä särö muuttuu suoraan äänenkorkeusvirheeksi.

Induktiokarkaisua käytettäessä vaihteiston tarkkuus heikkenee lämmityksen jälkeisen rasituksen vuoksi. Hampaiden narskuttaminen jälkikäteen on tarpeen, jos halutaan suurta tarkkuutta.

Vaikutuksen koko näkyy telineiden luokittelussa prosessin mukaan:

Sama teline, joka mittaa 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.

Tämä on kerroin neljästä kahdeksaan tarkkuudessa, joka saadaan talteen viimeistelyllä. Tapa, jolla se tehdään: "Hampaiden jyrsinnässä jää ylimääräistä materiaalia, jotta ne voidaan hioa kovettumisen jälkeen."

Joten todellinen eritelmä ei ole "induktiokarkaistu". Se on "induktiokarkaistuja jauhetaan kovettumisen jälkeen." Jos piirustuksessasi lukee ensimmäinen ja sovelluksesi tarvitsee jälkimmäistä, tulet pettymään teknisesti yhteensopivaan telineeseen.

Yksi käytännön seuraus, joka kannattaa tietää ennen koneistuksen suunnittelua: toissijaiset toiminnot ovat yleensä mahdollisia telineissä kaikissa olosuhteissa paitsi induktio{0}}karkaistuilla hampailla. Poraa kiinnitysreiät ennen kovettumista, älä sen jälkeen.

Hiiletys -, kun tarvitset kovaa koteloa ja kovaa ydintä

Hiiletys hajottaa hiiltä vähähiilisen{0}}teräksen pintaan ja sammuttaa sitten. Lopputuloksena on korkea-hiilinen kova kotelo matalan-hiilisen ytimen päälle.

Vakiohiilityskäytäntö vaihde- ja telineiden valmistuksessa.

16MnCr5:lle (EN 10084, 1.7131), joka on yksi tavallisista eurooppalaisista kovettumisasteista, julkaistut luvut asianmukaisen hiiletyksen ja karkaisun jälkeen (Otai Steel):

Pinnan kovuus:58–62 HRC

Tehokas tapauksen syvyys:Tyypillinen 0,6-1,2 mm

Ytimen kovuus:28-35 HRC

Sydämen vetolujuus (kotelokarkaistu tila): 850–1000 MPa, saanto ~550 MPa

Ytimen kovuusluku on koko harjoituksen pointti. 28–35 HRC:ssä ydin edelleen vaimentaa iskuja ja estää halkeamien leviämisen, kun taas 58–62 HRC:n kotelo kestää pistesyöpymistä ja kulumista. Läpi-karkaistussa telineessä 55 HRC:ssä ei ole tällaista varausta -, se on kauttaaltaan kova ja vastaavasti hauras.

Hiiletys maksaa enemmän, kestää kauemmin ja vääristää enemmän kuin induktiokarkaisu. Määritä se, kun kosketusjännitys on todella korkea ja iskukuormitus on olemassa.

Kuinka syvä tapauksen pitäisi olla? Tutkimuksella on numero

Tässä useimmat tekniset tiedot ovat arvauksia, joten kannattaa lainata varsinaista tutkimusta.

Kuva 2. Juuren taivutuslujuus laskee, kun kotelon syvyys ylittää 0,25 x moduulin (FZG / TU Munchenin tutkimustiedot).

FZG:n TU Münchenissä tekemässä tutkimuksessa (FVA 660 II, julkaissut AGMA 22FTM14:n kautta) testattiin 42CrMo4-hammaspyörää normaaleissa 14 mm:n ja 20 mm:n moduuleissa rakoinduktiokarkaisulla -}rako-induktiokarkaisulla, mittaamalla hampaan juuren taivutussyvyyttä (SHD:n pinnan taivutussyvyys 04 04:een). raja).

Suoraan lainatut havainnot:

"optimaalinen SHD400 näyttää olevan välillä 0,15 - 0,25 × m_n."

"SHD:n 0,35 × m_n muunnelman hammasjuuren taivutuslujuus saavuttaa vain 80 prosenttia matalamman SHD:n varianttien hampaanjuuren taivutuslujuudesta."

Syvempi on huonompi. Kotelo 0,35 × moduulilla menettää viidenneksen juuren taivutuslujuudestaan ​​verrattuna 0,15–0,25 × moduuliin.

Mekanismi on jäännösjännitys. Matala karkaistu kotelo jättää pinnan puristuneeksi, mikä estää halkeilun alkamista. Työnnä kotelo liian syvälle ja puristuskerros heikkenee ja siirtymäalue siirtyy suuren taivutusjännityksen alueelle.

Käytännössä moduulin 4 telineessä tämä alue on 0,6 - 1,0 mm. Moduulille 8, 1,2 - 2,0 mm. Tutkimuksen suositellut olosuhteet hammaspyörien koolle m_n=14 - 20 mm: SHD400, 0,15–0,25 × m_n, suunnilleen yhtä suuri vasemmalla ja oikealla kyljellä, pinnan kovuus 650–750 HV, ei kovettuvia halkeamia.

Saman tutkimuksen vastaava luku on syytä tietää, jos sinulla on väsymis-kriittinen sovellus: puhallus-variantti saavutti nimellisen taivutusjännityksen arvon, joka on lähes 600 N/mm², mikä on noin 30 prosenttia korkeampi kuin puhallustamaton vertailuarvo ja korkeampi kuin kotelo-karkaistu vertailu. Ruiskutus aiheuttaa puristusjäännösjännityksen ja se toimii.

Sitä vastoin ISO 6336-5 arvostaa pintakarkaistuja-vaihteita noin 20 prosenttia pienemmäksi kuin tapauksessa-karkaistuja hammaspyöriä maksimaalisen sallitun rasituksen saavuttamiseksi. Hiiletys voittaa edelleen raakakapasiteetin suhteen - induktiokarkaisu ja ruiskutus vain sulkevat aukon pienemmillä kustannuksilla.

Nitraus - kovaa, ohutta ja tuskin vääntynyttä

Typpi diffundoi typpeä pintaan alhaisessa lämpötilassa tyypillisesti520 astetta (Bodycote). Ei sammutusta, ei vaihemuutosta, minimaalista säröä.

Kerroksessa on kaksi vyöhykettä: yhdistelmä "valkoinen" kerros, joka antaa "korkean kestävyyden kulumiselle, naarmuuntumiselle, naarmuuntumiselle ja takertumiselle", ja alla oleva diffuusiokerros, joka tarjoaa "parantuneen väsymislujuuden" ja tukee yhdistekerrosta.

Kaksi rajoitusta ratkaisee, onko nitridointi käytettävissäsi:

Materiaali.Se on "tehokkain, kun sitä käytetään useisiin teräksiin, jotka sisältävät nitridi{0}}muodostavia alkuaineita, kuten kromia, molybdeeniä, vanadiinia ja alumiinia." Kaikki rautapitoiset materiaalit voidaan kaasunitridata 5 % kromipitoisuuteen asti; sen lisäksi plasmanitraus. Kriittisesti tavalliselle hiiliteräkselle: "Seoselementtien puutteen vuoksi AISI 1045 -teräs ei reagoi nitrausprosessiin" (AZoM). Jos teline on C45, nitraus ei ole vaihtoehto.

Kotelon syvyys.Nitratut kotelot ovat ohuita. 38CrMoAlin, nitridoivan-laatuluokan, julkaistut luvut ovat 900–1100 HV (~65–70 HRC) vain0,3-0,6 mm.

Tuo ohut kotelo on rajoituksena. Kovan hertsin kosketusjännityksen alaisena ohut kova kerros pehmeämmän alustan päällä voi kärsiä kotelon murskaamisesta - kerros painuu sen alla olevaan ytimeen. Nitraus sopii telineisiin, joissa kuluminen ja naarmuuntuminen hallitsevat ja kosketusjännitys on kohtalaista ja joissa vääristymien on oltava minimaalisia, koska teline on jo viimeistelty-hiottu.

Materiaali on kovetettava ja karkaistava ennen nitrausta parhaan tuloksen saavuttamiseksi.

Valinta

FAQ

Onko 60 HRC parempi kuin 50 HRC telineessä?

Ei automaattisesti. Korkeampi kovuus tarkoittaa parempaa kulutuskestävyyttä ja huonompaa sitkeyttä. Iskukuormitetussa sovelluksessa 60 HRC:n teline hakee hampaat niin, että 50 HRC:n teline selviäisi. Yhdistä kovuus siihen vikatilaan, jota vastaan ​​suunnittelet.

Voinko induktiokarkaista C45-telinettä kiinnitysreikien koneistuksen jälkeen?

Voit, mutta vääristyminen vaikuttaa reiän asentoon ja tasaisuuteen sekä hammasväliin. Vakiokäytäntö on välttää toissijaisia ​​toimia induktio-karkaistuissa telineissä. Kone ensin, koveta sitten.

Miksi kovetetulla telineelläni on huonompi välyskonsistenssi kuin sillä, jonka se korvasi?

Melkein varmasti kovettumista, jos hampaita ei hiottu jälkikäteen. Induktio-karkaistujen ei--hiottujen telineiden julkaistu nousuvirhe on noin ±0,200 mm/m, kun taas pehmeän telineen ±0,150 mm/m - karkaistu teline on todella epätarkempi.

Mikä kovuus hammaspyörän tulee olla suhteessa hammastankoon?

Tasainen tai kovempi. Koska hammaspyörä näkee eniten kierroksia, sen kovuuden ja laatuluokan tulee aina olla sama tai suurempi kuin hammastangon. Hammaspyörä tekee monta kierrosta hammastangon liikemetriä kohti, joten se kerää kosketusjaksoja paljon nopeammin.

Tarkoittaako kotelon syvyys aina pidempää käyttöikää?

Ei, ja FZG-tiedot ovat eksplisiittisiä: 0,35 × moduulilla juuren taivutuslujuus putoaa 80 prosenttiin arvosta 0,15–0,25 × moduulissa. Liiallinen-kotelon syvyyden määrittäminen maksaa rahaa ja vähentää vahvuutta.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology käyttää hampaiden karkaisu- ja hiontalaitteita-talossa ja toimittaa telineitä S45C-, 42CrMo4- ja case{4}}karkaisuasteikossa. Kerro meille kuorma, iskun ominaisuudet ja tarkkuustavoite, niin suosittelemme hoitoa sen sijaan, että mainitset vain pyytämäsi kovuuden.

Induktiokarkaistut telineet, moduulit M5 - M8