Pemilihan Bahan Gear dan Pengurusan Distorsi dalam Rawatan Haba

A. Bagaimana Distorsi Timbul dan Cara Menahannya

Antara masalah yang dihadapi dalam pengeluaran gear, distorsi adalah yang paling sukar dikawal. Lebihan dimensi boleh diperbetulkan melalui pelarasan; distorsi tidak, kerana ia tidak pernah berulang dengan cara yang sama dua kali.

• Mod Distorsi Ovaliti: Lubang atau OD menjadi elips
  • Mengapa Ia Berlaku: Tegasan pemanasan dan pelindapkejutan yang tidak seragam
• Mod Distorsi Tirus: Hujung mengukur pada diameter berbeza
  • Mengapa Ia Berlaku: Perbezaan dalam urutan penyejukan
• Mod Distorsi Meleding: Paksi melengkung
  • Mengapa Ia Berlaku: Pelepasan tegasan sisa digabungkan dengan tegasan pelindapkejutan
• Mod Distorsi Perubahan profil gigi: Gred ketepatan menurun
  • Mengapa Ia Berlaku: Variasi kedalaman lapisan ditambah tegasan struktur

Langkah yang berkesan dalam praktik:

1. Pra-pengoksidaan pada 400~500°C — ini meratakan lapisan permukaan, dan melangkaunya tidak digalakkan
2. Penekan pelindapkejutan — jawapan praktikal untuk ovaliti
3. Minyak dikekalkan pada 60~80°C, dengan kepekatan PAG 5~15%
4. Penyejukan dalam pada -60~-80°C — kestabilan dimensi bertambah baik dengan ketara
5. Sekurang-kurangnya dua kitaran pembajaan, setiap satu ≥2j — inilah yang benar-benar mengunci kestabilan ubah bentuk

Cara kami mengesahkan hasilnya:

• Ovaliti lubang diperiksa dengan tolok udara pada sampel 5~10 keping, standard ≤0.02mm
• Sisihan profil gigi dan heliks diukur pada pusat pengukur gear mengikut GB/T 10095

B. Segi Tiga: Tegasan, Ubah Bentuk, Ketepatan

Pemilihan bahan → Kesukaran rawatan haba → Magnitud ubah bentuk → Ketepatan akhir

Setiap pautan mempengaruhi yang seterusnya. Bahan yang dipilih menetapkan betapa sukarnya rawatan haba; rawatan haba menetapkan berapa banyak ubah bentuk muncul; ubah bentuk menentukan sama ada sasaran ketepatan boleh dicapai sama sekali.

Ambil gear ketepatan dalam 20CrMo: distorsi kekal kecil, dan elaun pengisaran 0.15mm sudah mencukupi. Jalankan gear yang sama dalam 20CrNi2Mo dan keliatan meningkat, tetapi ubah bentuk menjadi lebih sukar dikawal, jadi sekurang-kurangnya elaun 0.25mm diperlukan.

Keuntungan dalam pembuatan gear bergantung kepada mengimbangi kos bahan dengan elaun pemesinan dengan kadar hasil.

PinyiGear — Pembuatan Gear Ketepatan & Komponen Transmisi

C. Memadankan Gred Keluli dengan Tugasan

Idea panduan: kekuatan sahaja tidak menentukan apa-apa — padanan antara keluli dan aplikasi yang menentukan.

• Aplikasi Gear transmisi automatik: 20CrMnTi
  • Rasional: Kos-prestasi terbaik: keliatan teras + permukaan 60HRC+ selepas pengkarbonan
• Aplikasi Aci gear tugas berat: 42CrMo
  • Rasional: Kekuatan 1080MPa+, kebolehkerasan baik untuk keratan besar
• Aplikasi Gear ketepatan modul kecil: 20CrMo
  • Rasional: Distorsi pengkarbonan minimum, elaun pengisaran boleh dikawal (Gred 6+)
• Aplikasi Gear gandar trak berat: 20CrNi2Mo
  • Rasional: Penambahan Ni memberikan tenaga hentaman 63J+, menangani beban kejutan berat

Nombor di sebalik pilihan:

• 20CrMnTi (dikarbonkan): Rm≥1080MPa, teras 30~42HRC, tenaga hentaman ≥55J
• 42CrMo (Q&T): Rm≥1080MPa, kekerasan 269~321HB
• 20CrNi2Mo (dikarbonkan): Rm≥1180MPa, teras 35~45HRC, tenaga hentaman ≥63J

Sebelum bahan masuk pengeluaran kami menjalankan pemeriksaan masuk: spektrometer untuk komposisi, penguji universal untuk sifat mekanikal, goresan asid untuk mikrostruktur. Satu sampel diambil setiap haba. Had penerimaan adalah keliangan am ≤Gred 2, kemasukan A/B ≤Gred 2.5, C/D ≤Gred 2.0, saiz butiran 5~8.

D. Lampiran: Keluarga Bahan, Kedalaman Lapisan dan Potensi Karbon

D1. Keluarga bahan gear secara sekilas

• Kategori Bahan Keluli Karbon Berkualiti: 45#, 50#
  • Senario Aplikasi: Gear kelajuan rendah-sederhana, beban ringan
  • Julat Kekerasan: Q&T 220-280 HB
• Kategori Bahan Keluli Q&T Aloi: 40Cr, 42CrMo, 35CrMo
  • Senario Aplikasi: Gear beban sederhana, kelajuan sederhana
  • Julat Kekerasan: Q&T 250-320 HB
• Kategori Bahan Keluli Pengkarbonan Aloi: 20CrMnTi, 20CrNi2Mo, 20CrMo
  • Senario Aplikasi: Gear tugas berat berkelajuan tinggi (paling biasa)
  • Julat Kekerasan: Dikarbonkan 58-62 HRC
• Kategori Bahan Keluli Nitrida: 38CrMoAl, 40Cr (dinitrida)
  • Senario Aplikasi: Gear ketepatan tahan haus
  • Julat Kekerasan: Dinitrida 850-1100 HV
• Kategori Bahan Keluli Tuang: ZG310-570, ZG40Cr
  • Senario Aplikasi: Gear besar
  • Julat Kekerasan: Penormalan/Q&T
• Kategori Bahan Bukan Logam: MC Nylon, POM
  • Senario Aplikasi: Gear bunyi rendah, beban ringan
  • Julat Kekerasan: —

D2. Laluan pengkarbonan dan berapa dalam lapisan sepatutnya

Lebih daripada 80% gear tugas berat dikarbonkan. Laluan berjalan:

Pengosongan → Penempaan → Penormalan → Pembubutan kasar → Pembubutan separa siap →
Penggilingan hob → Pengkarbonan → Pelindapkejutan + Pembajaan suhu rendah → Peening tembakan → Pengisaran akhir

Tiga cara untuk mencapai kedalaman lapisan:

• Daripada modul: δ ≈ (0.15~0.25) × m
• Daripada tegasan akar gigi: kedalaman lapisan ≥ 1.2 × kedalaman keratan kritikal keletihan lenturan
• Daripada jadual rujukan di bawah

D3. Apabila kedalaman lapisan salah

• Pengelupasan keletihan sentuhan permukaan gigi: Masa pengkarbonan panjang, kos berganda
• Kekuatan lenturan akar gigi tidak mencukupi: Austenit sisa meningkat
• Kekerasan teras tidak mencukupi untuk sokongan: Karbida permukaan kasar, kerapuhan meningkat
• Kegagalan jangka pendek: Butiran kasar, keliatan hentaman menurun

D4. Kekerasan teras

Kekerasan teras dalam gear yang dikarbonkan sama pentingnya dengan lapisan. Sasarkan 30-45 HRC, dengan pinion pada hujung atas dan gear pada hujung bawah. Di bawah 25 HRC risiko patah keletihan akar gigi meningkat. Di atas 48 HRC keliatan menurun dan patah hentaman menjadi mungkin. Suhu pelindapkejutan, kadar penyejukan dan bahan yang sesuai kebolehkerasannya adalah tuas yang digunakan untuk mengekalkan julat ini.

D5. 20CrMnTi dan salah tanggapan kedalaman lapisan

Lebih daripada 60% industri gear China bekerja dalam 20CrMnTi, dan sebabnya jelas. Ti memperhalus butiran, jadi pertumbuhan butiran semasa pengkarbonan kekal rendah — pelindapkejutan langsung selepas penyejukan boleh dilakukan, tanpa pemanasan sekunder. Kebolehkerasan sederhana, yang mengekalkan kekerasan teras pada 30-42 HRC tanpa kesukaran. Harga berpatutan dan rantaian bekalan matang.

Satu peringatan terpakai: 20CrMnTi cenderung mengkarbon pada suhu tinggi, jadi potensi karbon mesti dikekalkan ≤1.1%, atau karbida mungkin melebihi had.

Satu tabiat yang patut dihentikan ialah menjalankan kedalaman lapisan ke had atas atau lebih. Kedalaman lapisan berlebihan merendahkan taburan tegasan mampatan permukaan, dan hayat keletihan sebenarnya boleh menurun. Setiap tambahan 1mm kedalaman pengkarbonan menelan kos kira-kira 6-8j pada 930°C, jadi perbelanjaan meningkat dengan curam. Pendekatan yang betul adalah untuk memperoleh kedalaman lapisan selamat minimum daripada simulasi medan tegasan akar gigi dan meninggalkan hanya elaun 0.1-0.2mm.

D6. Peening tembakan selepas pengkarbonan

Menggunakan peening tembakan sebaik sahaja pengkarbonan dan pelindapkejutan selesai membawa tegasan mampatan sisa 300-800 MPa ke permukaan akar gigi, dan hayat keletihan lenturan boleh meningkat 2-5 kali. Parameter yang penting ialah intensiti Almen 0.3-0.5A dan liputan ≥100%. Gear modul besar memerlukan media tembakan diameter lebih besar (S170-S230).

D7. Potensi karbon dalam tiga peringkat

Pengkarbonan relau pelbagai guna di PinyiGear mengikuti profil potensi karbon tiga peringkat:

1. Peringkat peningkatan (potensi karbon 1.0~1.2%C): penyerapan karbon pantas, kedalaman lapisan dikawal di sini
2. Peringkat resapan (potensi karbon 0.8~1.0%C): karbon bergerak ke dalam, kepekatan permukaan menurun
3. Peringkat penyejukan: suhu dikurangkan ke tahap pelindapkejutan, atmosfera pelindung dikekalkan

D8. Jadual rujukan pantas pemilihan bahan

D9. Mengapa asas ini penting

Memilih bahan dan menetapkan kedalaman lapisan membentuk asas kualiti gear. Salah satu salah dan setiap langkah pengisaran ketepatan kemudiannya terbuang. Data industri menunjukkan bahawa lebih daripada 80% kegagalan gear awal berpunca daripada rawatan haba — lapisan yang terlalu cetek, atau distorsi yang terlalu besar.