אינדוקציה מוקשה, קרבוריזית או ניטרידית? בחירת טיפול בחום עבור מתלים לציוד

טיפול בחום וטחינה מדויקת בייצור

מילת מפתח יעד:טיפול בחום מתלה ציוד

מִשׁנִי:מתלה ציוד מוקשה באינדוקציה, גלגלי שיניים לעומק הקשחת מארז, קשיות מתלה HRC

מטא תיאור:נתוני קשיות אמיתיים ועומקי מארז עבור מתלים מוקשים אינדוקציה, קרבוריזים וניטרידים - בנוסף למה התקשות הורסת את הדיוק ואת מה שהמחקר אומר על עומק מארז אופטימלי.

יש מספר קשיות בציור המתלה שלך. מאיפה זה הגיע?

מניסיוננו, כמחצית מהזמן זה הועתק מציור קודם, ואף אחד לא זוכר למה. החצי השני הוא נבחר כי גבוה יותר נשמע בטוח יותר. גם לא סיבה טובה, ושניהם יכולים לעלות לך כסף או מתלה כושל.

טיפול בחום על מתלה ציוד הוא קבוצה של פשרות-בין קשיות פני השטח, קשיחות הליבה, עומק המארז, עיוות ומחיר. תעשה את האיזון שגוי ואתה תשחוק את האגפים או תבקע את השיניים. הנה מה שהנתונים שפורסמו תומכים בפועל.

התקשות אינדוקציה - סוס העבודה

התקשות אינדוקציה מעבירה זרם-תדירות גבוה דרך סליל סביב אזור השן, מחממת רק את שכבת פני השטח, ואז מרווה אותה. הליבה אף פעם לא מגיעה לטמפרטורת האוסטניטיזציה, ולכן היא נשארת קשיחה.

איור 1. טווחי קשיות פני השטח ועומקי המארז לפי שיטת טיפול.

קשיות בר השגה, ממקורות שפורסמו:

שני אילוצים קשים קובעים האם ניתן בכלל להקשיח חומר באינדוקציה. התהליך דורש פלדה עםתכולת פחמן של 0.30% או יותר- מתחת שפשוט אין מספיק פחמן כדי ליצור מרטנסיט. בקצה העליון, הפחמן צריך להישאר מתחת לכ-0.55%, עם גופרית וזרחן נמוכים, כדי להפחית את הסיכוי לסדיקה.

החלון הזה, 0.30% עד 0.55% פחמן, הוא בדיוק הסיבה לכך ש-S45C ו-42CrMo4 (SCM440) שולטים בייצור מתלים. זו לא מסורת; זה מטלורגיה.

מגבלה אחת חשובה יותר ממה שאנשים מצפים: גם כאשר צד השן וקצה השן מתקשים כראוי, שורש השן לרוב לא.

שורש השן הוא המקום שבו מתחילים סדקי עייפות בכיפוף. אם מצב הכשל שלך הוא עייפות שורש ולא בלאי צד, ייתכן שהקשחת אינדוקציה לא פותרת את הבעיה שיש לך. מחקר ה-FZG מאשר את הגיאומטריה של - זה ישירות עבור כל גלגלי השיניים המוקשים באינדוקציה שנבדקו, "קונטור ההתקשות הוא העבה ביותר בצידי השן והנמוך ביותר באזור המשיק של 30 מעלות לפילה שורש השן."

עונש הדיוק שאיש לא מזכיר בציטוט

התקשות מעוותת את החלק. על מתלה דק וארוך, העיוות הזה נכנס ישר לשגיאת גובה הצליל.

כאשר נעשה שימוש בהקשחת אינדוקציה, דיוק ההילוכים מופחת על ידי מאמץ לאחר חימום. שחיקת השיניים לאחר מכן נדרשת במידה ורוצים דיוק גבוה.

גודל האפקט נראה באופן שבו מדורגים מתלים לפי תהליך:

אותו מתלה שמודד 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.

זהו גורם של ארבע עד שמונה בדיוק, המשוחזר על ידי פעולת סיום. אופן הביצוע: "משאיר חומר נוסף במהלך כרסום השיניים כדי שניתן יהיה לטחון אותן לאחר התקשות".

אז המפרט האמיתי הוא לא "התקשות אינדוקציה". זה "אינדוקציה מוקשהוטחון לאחר התקשות." אם הציור שלך אומר שהראשון והיישום שלך צריך את האחרון, תתאכזב מתלה שתואם מבחינה טכנית.

תוצאה מעשית אחת שכדאי לדעת לפני שמתכננים עיבוד שבבי: פעולות משניות אפשריות בדרך כלל על מתלים בכל מצב פרט לשיניים מוקשות-אינדוקציה. קדחו את חורי ההרכבה לפני התקשות, לא אחרי.

קרבוריזציה - כאשר אתה צריך מארז קשיח וליבה קשיחה

קרבוריזציה מפזרת פחמן אל פני השטח של פלדה דלת פחמן-, ולאחר מכן מרווה. בסופו של דבר אתה מקבל מארז קשיח-גבוהה מפחמן מעל ליבה קשיחה-נמוכה מפחמן.

פרקטיקה סטנדרטית של קרבוריזציה לייצור ציוד ומתלים.

עבור 16MnCr5 (EN 10084, 1.7131), אחת מדרגות ההקשחה האירופיות הסטנדרטיות-, פורסמו נתונים לאחר הקרבור וריבוי נאותים (אוטאי סטיל):

קשיות פני השטח:58–62 HRC

עומק מקרה אפקטיבי:0.6-1.2 מ"מ אופייני

קשיות הליבה:28–35 HRC

חוזק מתיחה של הליבה (מצב התקשות) 850-1000 MPa, תפוקה ~550 MPa

נתון קשיות הליבה הוא הנקודה של כל התרגיל. ב-28–35 HRC הליבה עדיין סופגת זעזועים ומתנגדת להתפשטות הסדקים, בעוד שהמארז 58–62 HRC מתנגד להתפרצות ובלאי. מתלה מוקשה עד- ב-55 HRC אין רזרבה כזו - היא קשה לאורך כל הדרך ושבירה בהתאם.

הקרבוריזציה עולה יותר, אורכת זמן רב יותר ומעוותת יותר מהתקשות אינדוקציה. ציין זאת כאשר מתח המגע גבוה באמת וקיים עומס הלם.

עד כמה התיק צריך להיות עמוק? למחקר יש מספר

כאן רוב המפרטים הם ניחושים, ולכן כדאי לצטט מחקרים ממשיים.

איור 2. חוזק כיפוף השורש יורד כאשר עומק המארז עולה על 0.25 x מודול (נתוני מחקר FZG / TU Munchen).

מחקר של FZG ב-TU München (FVA 660 II, שפורסם באמצעות AGMA 22FTM14) בדק גלגלי שיניים 42CrMo4 במודולים נורמליים של 14 מ"מ ו-20 מ"מ עם רווח-על ידי-התקשות אינדוקציית מרווח, מדידת חוזק כיפוף שורש השן כנגד עומק התקשות פני השטח עד 1 עומק התקשות פני השטח (SHD0400).

ממצאים, שצוטטו ישירות:

"נראה שיש SHD400 אופטימלי בטווח של 0.15 עד 0.25 × m_n."

"חוזק כיפוף שורש השן של הגרסה עם SHD של 0.35 × m_n מגיע רק ל-80 אחוז מחוזק כיפוף שורש השן של הווריאציות עם SHD נמוך יותר."

עמוק יותר זה יותר גרוע. מקרה בגודל 0.35 × מודול מאבד חמישית מחוזק כיפוף השורש שלו בהשוואה למודול של 0.15–0.25 ×.

המנגנון הוא לחץ שיורי. מארז רדוד מוקשה משאיר את פני השטח בדחיסה, מה שמדכא את התחלת הסדקים. דחוף את המארז עמוק מדי ושכבת הדחיסה נחלשת ואזור המעבר עובר לאזור של מתח כיפוף גבוה.

למעשה, עבור מתלה מודול 4, טווח זה הוא 0.6 עד 1.0 מ"מ. עבור מודול 8, 1.2 עד 2.0 מ"מ. התנאים המומלצים של המחקר, עבור גדלי גלגלי שיניים m_n=14 עד 20 מ"מ: SHD400 ב-0.15–0.25 × m_n, שווה בערך בצד שמאל וימין, קשיות פני השטח 650–750 HV, ללא סדקים התקשות.

כדאי לדעת נתון קשור מאותו מחקר אם יש לך יישום קריטי-: הגרסה המופצת-זריקה הגיעה למספר עומס כיפוף נומינלי של כמעט 600 N/mm², בערך 30 אחוז גבוה מההפניה ללא פיצוץ, וגבוה יותר מההשוואה המותרת-. חיטוי זריקות גורם ללחץ שיורי דחיסה וזה עובד.

לעומת זה, ISO 6336-5 דרגות משטחים-גלגלי שיניים מוקשחים בכ-20 אחוז מתחת למקרה-הילוכים מוקשחים עבור הלחץ המרבי המותר. הקרבוריזציה עדיין מנצחת על היכולת הגולמית - התקשות אינדוקציה פלוס הצפה של זריקות רק סוגרות את הפער בעלות נמוכה יותר.

ניטרד - קשה, דק ובקושי מעוות

Nitriding מפזר חנקן לתוך פני השטח בטמפרטורה נמוכה, בדרך כלל520 מעלות (Bodycote). ללא מרווה, ללא שינוי פאזה, עיוות מינימלי.

לשכבה שני אזורים: שכבה "לבנה" מורכבת הנותנת "התנגדות גבוהה לבלאי, שפשוף, התפרקות ותפיסה", ושכבת דיפוזיה מתחת המספקת "חוזק עייפות משופר" ותומכת בשכבת התרכובת.

שני אילוצים מחליטים אם ניטרידינג זמין עבורך:

חוֹמֶר.זה "היעיל ביותר כאשר הוא מיושם על מגוון הפלדות המכילות -אלמנטים היוצרים ניטריד כגון כרום, מוליבדן, ונדיום ואלומיניום." כל חומרי הברזל יכולים להיות ניטרידים בגז עד 5% כרום; מעל זה, ניטרידינג פלזמה. באופן קריטי, עבור פלדת פחמן רגילה: "בשל היעדר אלמנטים סגסוגים, פלדת AISI 1045 אינה מגיבה לתהליך הניטרידינג" (AZoM). אם המתלה שלך הוא C45, ניטרידינג הוא לא אופציה.

עומק התיק.מקרים ניטרידים הם דקים. עבור 38CrMoAl, ציון-ספציפי לניטרציה, הנתונים שפורסמו הם 900-1100 HV (~65-70 HRC) עם מקרה של רק0.3-0.6 מ"מ.

המקרה הדק הזה הוא המגבלה. תחת לחץ מגע הרציאני כבד, שכבה דקה וקשה מעל מצע רך יותר עלולה לסבול ממכת ריסוק - השכבה תתמוטט לתוך הליבה שמתחתיה. מתלים לחליפות ניטרידים שבהם הבלאי והחריכה שולטים ולחץ המגע הוא מתון, ושהם העיוות חייב להיות מינימלי מכיוון שהמתלה כבר גמור-.

יש להקשיח ולחסום את החומר לפני הניטרד לתוצאות מיטביות.

בְּחִירָה

שאלות נפוצות

האם 60 HRC עדיף על 50 HRC על מתלה?

לא אוטומטית. קשיות גבוהה יותר פירושה עמידות טובה יותר בפני שחיקה וקשיחות גרועה יותר. מתלה 60 HRC ביישום טעון-הלם ישבר שיניים שמתלה 50 HRC ישרוד. התאימו את הקשיות למצב הכשל מולו אתם מתכננים.

האם אוכל להקשיח מתלה C45 באינדוקציה לאחר עיבוד חורי ההרכבה?

אתה יכול, אבל עיוות משפיע על מיקום החורים והשטוחות כמו גם על גובה השיניים. הפרקטיקה המקובלת היא להימנע מפעולות משניות על מדפי אינדוקציה- מוקשחים. קודם מכונה, שנית מתקשה.

מדוע המתלה המוקשה שלי בעלת עקביות גב גרועה יותר מהרך שהחליף?

כמעט בוודאות עיוות התקשות, אם השיניים לא היו טחונות לאחר מכן. שגיאת הגובה שפורסמה עבור מתלים אינדוקציה-מוקשים שאינם- היא בסביבות ±0.200 מ"מ/מ' לעומת ±0.150 מ"מ/מ' עבור מתלה רך - המתלה המוקשה באמת פחות מדויק.

איזו קשיות צריכה להיות הפיניון ביחס למתלה?

שווה או קשה יותר. מכיוון שהפיניון רואה הכי הרבה מחזורים, הקשיות ודרגת האיכות שלו צריכים תמיד להיות זהים או לעלות על זה של המתלה. הגלגלת עושה סיבובים רבים למטר של נסיעה במתלה, כך שהיא צוברת מחזורי מגע הרבה יותר מהר.

האם עומק מארז עמוק יותר אומר תמיד חיים ארוכים יותר?

לא, ונתוני ה-FZG מפורשים: במודול 0.35 × חוזק כיפוף השורש יורד ל-80% מהערך במודול 0.15–0.25 ×. ציון יתר- של עומק המקרה עולה כסף ומפחית את החוזק.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology מפעילה ציוד להקשחת ושיניים-בבית ומתלים לאספקה ​​בדרגות התקשות S45C, 42CrMo4 ו-מארזים. ספר לנו את העומס, מאפייני ההלם ויעד הדיוק, ואנו נמליץ על הטיפול במקום רק לצטט את הקשיות שביקשת.

מתלים מוקשחים באינדוקציה, מודולים M5 עד M8