Memilih Keluli Gear dan Mengoptimumkan Rawatan Haba — Buku Panduan Kejuruteraan

Memilih Keluli Gear dan Menala Rawatan Haba — Buku Panduan Kejuruteraan

Perkara penting: Kira-kira tujuh persepuluh daripada tingkah laku gear semasa beroperasi berpunca daripada cara gred keluli dan kitaran terma dipasangkan. Kerja serba guna diliputi oleh dua gred di kebanyakan kedai: 20CrMnTi, keluli pengkarburan yang dipilih apabila beban hentakan mendominasi, dan 40Cr, keluli sepuh dan pembajaan yang dipilih apabila kelajuan sederhana atau rendah dan perjalanan lancar lebih penting. Padankan kedua-duanya dengan betul dan bahagian itu boleh kekal dalam perkhidmatan 3-5× lebih lama.

1. Membandingkan Laluan Rawatan Haba

1.1 Pengkarburan serta pencelupan (laluan utama)

Penormalan → Pemesinan kasar → Pengkarburan (920–950°C) → Pencelupan (820–860°C) → Pembajaan suhu rendah (180–200°C) → Pemesinan siap

1.2 Sepuh dan pembajaan (Q&T)

Pemesinan kasar → Q&T (celup + pembajaan suhu tinggi) → Pemesinan siap → (pengerasan induksi permukaan gigi pilihan)

• Prosesnya mudah, pergerakan semasa rawatan kekal kecil, dan kosnya sederhana
• Kekerasan yang disasarkan: HB 240-320

1.3 Nitriding

Q&T → Pemesinan siap → Nitriding (500–530°C) → Lapping/penggilapan

• Pergerakan adalah minimum (0.01-0.03mm), jadi tiada langkah pengisaran berikutnya
• Kekurangan: kitaran 20–60 jam dan lapisan keras yang cetek

1.4 Pengerasan induksi

Di mana gear besar memerlukan sama ada gigi individu atau keseluruhan bahagian dikeraskan, laluan ini digunakan. Kedalaman zon keras boleh ditetapkan di mana-mana dari 1-5mm. Kadar pemprosesan tinggi, walaupun kos peralatan besar.

2. Empat Keluarga Keluli Gear

2.1 Gred pengkarburan

• 20CrMnTi: ≥1080
  • Kedalaman Lapisan (mm): 0.8-1.2
  • Kekerasan Permukaan (HRC): 58-62
  • Aplikasi Biasa: Gear transmisi auto, gear gandar pemacu
• 20CrMo: ≥980
  • Kedalaman Lapisan (mm): 0.7-1.1
  • Kekerasan Permukaan (HRC): 56-60
  • Aplikasi Biasa: Gear transmisi beban sederhana
• 20CrNiMo: ≥1180
  • Kedalaman Lapisan (mm): 0.9-1.5
  • Kekerasan Permukaan (HRC): 58-63
  • Aplikasi Biasa: Gear tugas berat, jentera perlombongan

2.2 Gred sepuh dan pembajaan

• 40Cr: 28-32
  • Terbaik Untuk: Gear kelajuan rendah/sederhana
  • Ciri Utama: Sifat mekanikal menyeluruh yang sangat baik
• 42CrMo: 32-38
  • Terbaik Untuk: Gear besar
  • Ciri Utama: Kebolehkerasan yang dalam
• 45#: 25-30
  • Terbaik Untuk: Gear beban rendah
  • Ciri Utama: Kos rendah, mudah dimesin

2.3 Gred nitriding dan pengerasan menyeluruh

Setelah 38CrMoAl diniridakan, permukaannya membaca 900-1100 HV (kira-kira 65-70 HRC) — rintangan haus sangat baik, namun zon keras hanya berukuran 0.3-0.6mm, yang sesuai untuk gear ketepatan. Untuk bahagian ketepatan modul kecil, keluli galas GCr15 pada 60-65 HRC adalah jawapan biasa.

2.4 Plastik dan bukan logam lain

Beban ringan dan perjalanan senyap adalah domain plastik kejuruteraan seperti POM dan nilon (PA66+GF30). Suhu perkhidmatan berterusan untuk bahan-bahan ini biasanya mencecah 120°C.

3. Memadankan Bahan, Rawatan dan Ketepatan

4. Kecacatan Yang Muncul dan Cara Mengatasinya

• Karbida berlebihan dalam lapisan: sama ada potensi karbon terlalu kaya atau peringkat resapan dipendekkan
  • Pembetulan: turunkan potensi karbon kepada 0.8-1.0%C dan beri lebih masa resapan
• Keretakan pencelupan: kadar penyejukan terlalu agresif, atau keluli mengandungi terlalu banyak karbon
  • Pembetulan: sejukkan bahagian sebahagiannya sebelum dicelup, atau tukar kepada minyak martempering
• Kekerasan tidak mencukupi: suhu pencelupan rendah, atau penyejukan tidak mencukupi
  • Pembetulan: pastikan relau memanaskan secara sekata, dan tingkatkan pengadukan
• Distorsi melebihi had: pemanasan tidak sekata, atau bahagian dimuatkan dengan buruk
  • Pembetulan: muat secara menegak dan masukkan peringkat pemanasan awal
• Terbakar semasa pengisaran: terlalu banyak stok dibuang setiap laluan, atau penyejukan lemah
  • Pembetulan: hadkan kedalaman kepada ≤0.03mm setiap laluan

5. Nasihat Lantai Kilang

1. Potensi karbon ialah pembolehubah yang menentukan segala-galanya: dengan atmosfera metanol+kerosin, mengekalkan turun naik dalam ±0.05%C adalah yang memastikan kedalaman lapisan seragam. Analisis lapisan demi lapisan setiap 4 jam memberitahu tahap karbon sebenar.
2. Pembajaan suhu rendah bukan pilihan: langkau dan patah akar menjadi lebih mungkin. Untuk 20CrMnTi, 180°C × 2j adalah minimum.
3. Rawatan persediaan menetapkan siling: struktur ternormal yang seragam menghasilkan lapisan terkarbur yang seragam. Jalur yang dibiarkan menghasilkan kedalaman lapisan tidak sekata, jadi buangkannya semasa penormalan.
4. Anggap pengisaran dan rawatan haba sebagai satu rantaian: berapa banyak bahagian bergerak semasa pengkarburan menentukan di mana stok pengisaran berakhir. Menjalankan 3-5 keping percubaan sebelum kelompok bermula mengurangkan kadar penolakan dengan ketara.

6. Piawaian dan Sumber

• JB/T 7516-2018 — Bahan Gear dan Rawatan Haba (piawaian industri China)
• GB/T 9450-2020 — Penentuan Kedalaman Lapisan Terkarbur
• PinyiGear Keupayaan Pembuatan Gear & Panduan Bahan | Penyelesaian Gear Tersuai
• ISO 6336-5:2016 — Pengiraan Kapasiti Beban Gear Spur dan Heliks — Bahagian 5: Kekuatan dan Kualiti Bahan

Disusun oleh pasukan teknikal PinyiGear sebagai sebahagian daripada nota berterusan kami. Entri baharu muncul dalam siri Reka Bentuk Gear & Pembuatan Ketepatan. Perlukan bantuan memilih gear? Alat Parameter Gear Spur adalah tempat untuk bermula.