Indukcijski kaljeno, karburirano ili nitrirano? Odabir toplinske obrade zupčanika

Toplinska obrada i precizno brušenje u proizvodnji

Ciljana ključna riječ:zupčasta letva toplinska obrada

Sekundarni:indukcijski kaljena zupčanička letva, dubinski zupčanici kaljenja, tvrdoća zupčaste letve HRC

Meta opis:Stvarne vrijednosti tvrdoće i dubine kućišta za indukcijski kaljene, karburizirane i nitrirane nosače - plus zašto kaljenje uništava točnost i što istraživanje kaže o optimalnoj dubini kućišta.

Na vašem crtežu postolja nalazi se broj tvrdoće. Odakle je došao?

Prema našem iskustvu, oko polovice slučajeva kopiran je s prethodnog crteža, a nitko se ne sjeća zašto. Druga polovica odabrana je jer je viši zvuk zvučao sigurnije. Ni jedan od njih nije dobar razlog, a oba vas mogu koštati ili novca ili neuspjelog stalka.

Toplinska obrada na letvi zupčanika skup je kompromisa-između površinske tvrdoće, žilavosti jezgre, dubine kućišta, izobličenja i cijene. Pogrešite ravnotežu i ili ćete istrošiti bokove ili ćete polomiti zube. Evo što objavljeni podaci zapravo potvrđuju.

Indukcijsko kaljenje - radni konj

Indukcijsko kaljenje pokreće visoko{0}}frekventnu struju kroz zavojnicu oko područja zuba, zagrijavajući samo površinski sloj, a zatim ga gasi. Jezgra nikada ne dostiže temperaturu austenitizacije, tako da ostaje žilava.

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

Ostvariva tvrdoća, iz objavljenih izvora:

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

Taj raspon, 0,30% do 0,55% ugljika, upravo je razlog zašto S45C i 42CrMo4 (SCM440) dominiraju proizvodnjom regala. To nije tradicija; to je metalurgija.

Jedno ograničenje je važnije nego što ljudi očekuju: čak i kada bok i vrh zuba pravilno otvrdnu, korijen zuba često nije.

U korijenu zuba počinju pukotine nastale zamorom od savijanja. Ako je vaš način kvara zamor korijena, a ne bočno trošenje, indukcijsko kaljenje možda neće riješiti problem koji imate. Studija FZG potvrđuje geometriju ovog izravno - za sve testirane indukcijski{3}}kaljene zupčanike, "kontura otvrdnuća najdeblja je na bokovima zuba, a najniža u području tangente od 30 stupnjeva na kut korijena zuba."

Kaznu za točnost nitko ne spominje u citatu

Stvrdnjavanje izobličuje dio. Na dugom tankom nosaču, ta distorzija prelazi ravno u pogrešku visine.

Kada se koristi indukcijsko kaljenje, točnost zupčanika se smanjuje naprezanjem nakon zagrijavanja. Naknadno brušenje zuba je potrebno ako se želi visoka točnost.

Veličina učinka vidljiva je u načinu na koji se police ocjenjuju prema procesu:

Isti stalak koji mjeri 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 točnosti od četiri do osam, koji se vraća završnom operacijom. Način na koji se to radi: "Dodatni materijal ostaje tijekom glodanja zuba kako bi se mogli brusiti nakon stvrdnjavanja."

Dakle, prava specifikacija nije "indukcijsko kaljeno". Indukcijski je kaljena mljevena nakon stvrdnjavanja." Ako vaš crtež kaže prvo, a vaša aplikacija treba drugo, razočarat će vas stalak koji je tehnički usklađen.

Jedna praktična posljedica koju vrijedi znati prije planiranja strojne obrade: sekundarne operacije obično su moguće na nosačima u svim uvjetima osim indukcijski{0}}kaljenih zuba. Izbušite rupe za pričvršćivanje prije stvrdnjavanja, a ne nakon.

Naugljičenje - kada trebate čvrstu kutiju i čvrstu jezgru

Naugljičavanje difundira ugljik na površinu čelika s niskom{0}}ugljikom, a zatim se gasi. Na kraju ćete dobiti visoko-ugljično tvrdo kućište umjesto niske-ugljične čvrste jezgre.

Standardna praksa naugljičavanja za proizvodnju zupčanika i letve.

Za 16MnCr5 (EN 10084, 1.7131), jedan od standardnih europskih stupnjeva otvrdnjavanja, objavljene brojke nakon pravilnog pougljičavanja i kaljenja (Otai Čelik):

Tvrdoća površine:58–62 HRC

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

Tvrdoća jezgre:28–35 HRC

Vlačna čvrstoća jezgre (kaljeno stanje): 850–1000 MPa, popuštanje ~550 MPa

Tvrdoća jezgre poanta je cijele vježbe. Kod 28–35 HRC jezgra još uvijek apsorbira udarce i odolijeva širenju pukotina, dok je kućište 58–62 HRC otporno na udubljenja i habanje. Skroz-kaljeni nosač na 55 HRC nema takvu rezervu - tvrd je do kraja i shodno tome krt.

Naugljičavanje košta više, traje duže i deformira više od indukcijskog kaljenja. Navedite ga kada je kontaktno naprezanje stvarno visoko i prisutno je udarno opterećenje.

Koliko bi trebao biti dubok slučaj? Istraživanje ima broj

Ovdje je većina specifikacija samo nagađanje, stoga vrijedi citirati stvarna istraživanja.

Slika 2. Snaga savijanja korijena opada kada dubina kućišta premaši 0,25 x modul (podaci istraživanja FZG / TU Munchen).

Studija koju je proveo FZG na TU München (FVA 660 II, objavljeno putem AGMA 22FTM14) ispitala je zupčanike od 42CrMo4 na normalnim modulima od 14 mm i 20 mm s indukcijskim kaljenjem razmaka -po-razmakom, mjereći čvrstoću savijanja korijena zuba u odnosu na dubinu površinskog otvrdnjavanja (SHD400, dubina do 400 granica HV1).

Nalazi, citirani izravno:

"čini se da postoji optimalni SHD400 u rasponu od 0,15 do 0,25 × m_n."

"Snaga savijanja korijena zuba varijante s SHD od 0,35 × m_n doseže samo 80 posto čvrstoće savijanja korijena zuba varijanti s nižim SHD."

Dublje je gore. Slučaj s 0,35 × modulom gubi petinu svoje čvrstoće na savijanje korijena u usporedbi s 0,15–0,25 × modulom.

Mehanizam je zaostalo naprezanje. Plitko otvrdnuto kućište ostavlja površinu u kompresiji, što sprječava nastanak pukotina. Gurnite kućište preduboko i kompresijski sloj slabi, a prijelazna zona prelazi u područje visokog naprezanja na savijanje.

Praktično, za stalak modula 4, taj raspon je 0,6 do 1,0 mm. Za modul 8, 1,2 do 2,0 mm. Preporučeni uvjeti 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.

Povezanu brojku iz iste studije vrijedi znati ako imate-kritičnu primjenu zamora: pjeskarena-varijanta dosegla je nominalni broj naprezanja na savijanje od gotovo 600 N/mm², oko 30 posto više od nepjeskarene reference i više od-kaljene usporedbe. Sačmarenje izaziva zaostalo tlačno naprezanje i djeluje.

U usporedbi s tim, ISO 6336-5 ocjenjuje površinski{3}}kaljene zupčanike oko 20 posto ispod-kaljenih zupčanika za maksimalno dopušteno naprezanje. Naugljičavanje i dalje pobjeđuje na sirovoj sposobnosti - indukcijsko kaljenje plus sačmarenje samo zatvara prazninu uz nižu cijenu.

Nitriranje - teško, tanko i jedva iskrivljeno

Nitriranje obično difundira dušik u površinu na niskoj temperaturi520 stupnjeva (Bodycote). Nema prigušivanja, nema fazne transformacije, minimalna distorzija.

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

Dva ograničenja odlučuju hoće li vam nitriranje biti dostupno:

Materijal.To je "najučinkovitije kada se primijeni na niz čelika koji sadrže nitridne -elemente kao što su krom, molibden, vanadij i aluminij." Svi materijali od željeza mogu se plinski nitrirati do 5% kroma; iznad toga, plazma nitriranje. Kritično, za obični ugljični čelik: "Zbog nedostatka legirajućih elemenata, čelik AISI 1045 ne reagira na proces nitriranja" (AZoM). Ako je vaš stalak C45, nitriranje nije opcija.

Dubina kućišta.Nitrirana kućišta su tanka. Za 38CrMoAl, specifičan stupanj nitriranja-, objavljene brojke su 900–1100 HV (~65–70 HRC) sa slučajem samo0,3–0,6 mm.

Taj tanki slučaj je ograničenje. Pod jakim Hertzovim kontaktnim naprezanjem, tanki tvrdi sloj preko mekše podloge može pretrpjeti zgnječenje kućišta - sloj se urušava u jezgru ispod sebe. Nitriranje odgovara policama gdje dominiraju habanje i nagrizanje, a kontaktni stres je umjeren, i gdje izobličenje mora biti minimalno jer je polica već zavr-brušena.

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

Biranje

FAQ

Je li 60 HRC bolje od 50 HRC na stalku?

Ne automatski. Veća tvrdoća znači bolju otpornost na trošenje i lošiju žilavost. Stalak od 60 HRC u -aplikaciji opterećenoj šokom će slomiti zube koje bi stalak od 50 HRC preživio. Uskladite tvrdoću s načinom kvara prema kojem projektirate.

Mogu li indukcijski kaliti stalak C45 nakon strojne obrade rupa za montažu?

Možete, ali deformacija utječe na položaj rupe i ravnost kao i na razmak zuba. Standardna praksa je izbjegavanje sekundarnih operacija na indukcijski{1}}kaljenim policama. Prvo strojno, drugo stvrdnuto.

Zašto moj otvrdnuti stalak ima lošiju postojanost zazora od mekanog koji je zamijenio?

Gotovo sigurno iskrivljenje od stvrdnjavanja, ako zubi nisu naknadno brušeni. Objavljena pogreška uspona za indukcijsko{1}}kaljene ne-brušene stalke je oko ±0,200 mm/m naspram ±0,150 mm/m za mekane stalke - kaljeni stalak je stvarno manje točan.

Koja bi tvrdoća trebao biti zupčanik u odnosu na letvu?

Jednako ili teže. Budući da zupčanik ima najviše ciklusa, njegova klasa tvrdoće i kvalitete uvijek bi trebala biti jednaka ili veća od klase zupčanika. Zupčanik čini mnogo okretaja po metru hoda letve, tako da mnogo brže akumulira kontaktne cikluse.

Znači li dublja dubina kućišta uvijek duži život?

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

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology upravlja opremom za kaljenje i brušenje zuba u-kući i opskrbljuje nosače u S45C, 42CrMo4 i razredima kaljenja-navlake. Recite nam opterećenje, karakteristike udara i ciljanu točnost, a mi ćemo preporučiti tretman, a ne samo navesti tvrdoću koju ste tražili.

Indukcijski kaljeni regali, moduli M5 do M8