Memadankan Kedalaman Pengerasan Kes dengan Modul Gear dan Kekerasan Teras

Mengapa lapisan keras mesti disaiz, bukan diagak

Gear tugas berat masih bergantung pada pengkarbonan diikuti dengan penyejukan sebagai laluan terma lalai. Dimensi kawalan ialah kedalaman pengerasan kes berkesan, atau CHD: jarak yang diukur secara serenjang dari permukaan flank sehingga kekerasan menurun ke 550 HV. Amalan mengaitkan angka ini dengan modul normal, menggunakan julat 0.15–0.25 × modul. Itu bersamaan dengan 0.6–0.9 mm di mana modul mencapai 2.5, dan 1.2–1.8 mm di mana modul merangkumi 5–10. Terlalu nipis dan tegasan sentuhan Hertzian menghancurkan flank; terlalu tebal dan akar gigi menjadi rapuh. Pasangan 20CrMnTi yang biasa memberikan 58–62 HRC pada permukaan dan 30–42 HRC di bawahnya.

Apa yang dilakukan oleh kitaran pengkarbonan dan penyejukan

Gear keluli aloi karbon rendah dipegang dalam atmosfera kaya karbon dalam julat austenit, 920–950°C, supaya karbon berhijrah ke lapisan permukaan. Penyejukan kemudian menukar kulit yang diperkaya itu menjadi martensit karbon tinggi manakala bahagian dalam kekal karbon rendah dan liat. Haus, pitting dan scuffing ditahan oleh kulit keras; beban lenturan pada akar ditanggung oleh teras yang mulur.

Karbonkan, kemudian sejukkan, kemudian temper pada 160–200°C selama 2–3 j — itu adalah urutan piawai. Tegasan penyejukan reda semasa tempering, keliatan akar kembali, dan kekerasan permukaan hanya berkurang sedikit.

Antara keluli yang biasanya dipilih ialah 20CrMnTi, 20CrMo, 17CrNiMo6 dan SAE 8620. Untuk modul kecil dan sederhana di China, 20CrMnTi digunakan secara meluas: kebolehkerasannya sederhana, dan penyejukan minyak sahaja sudah mencukupi.

Memilih kedalaman kes berkesan

CHD tidak sama dengan jumlah kedalaman kes. Hanya zon yang cukup keras untuk mengekalkan 550 HV benar-benar menanggung beban sentuhan, sebab itulah sempadan 550 HV adalah yang bermakna.

Peraturan kerja: CHD ≈ 0.15–0.25 × modul normal.

Apabila lapisan terlalu nipis, tegasan sentuhan melebihi apa yang boleh disokong oleh kes dan spalling jenis runtuh mengambil flank. Apabila terlalu tebal, tegasan sisa diagihkan semula dan akar menjadi lebih terdedah kepada patah rapuh. Lebih tebal tidak semestinya lebih selamat.

Kekerasan permukaan dan teras mesti ditentukan bersama

Kekerasan teras adalah nilai yang paling kerap diabaikan. Sebaik sahaja ia melebihi kira-kira 45 HRC, akar hampir tiada rizab plastik dan sebarang retak merebak dengan cepat. Jatuh di bawah kira-kira 28 HRC dan kekuatan akar merosot, memendekkan hayat lesu lenturan. Dengan 20CrMnTi dalam keadaan ternormal atau disejukkan dan ditemper, teras biasanya berada antara 30 dan 38 HRC.

Kaedah pengukuran dan peringatan praktikal

Terdapat dua laluan untuk menetapkan kedalaman kes. Punaran untuk mendedahkan sempadan martensit atau karbida adalah pendekatan metalografi — cepat, tetapi ketepatannya bergantung pada kualiti punaran. Lintasan kecerunan kekerasan adalah kaedah penentu: kekerasan diplot ke dalam dari permukaan dan kedalaman pada 550 HV dibaca. Bacaan harus diambil pada pertengahan flank dan pada akar, kerana kedua-dua lokasi mungkin memerlukan nilai yang berbeza.

Peringatan 1: Nota lukisan yang berbunyi “kedalaman kes 1.0 mm” adalah kabur — tetapkan sama ada CHD atau jumlah kedalaman kes yang dimaksudkan. Jurang antara keduanya ialah 0.2–0.4 mm, dan salah tekaan menghalakan pembekal kepada spesifikasi yang salah.

Peringatan 2: Stok pengisaran mesti ditambah kepada sasaran kes. Di mana 0.2–0.3 mm setiap flank akan dibuang, karbonkan kepada CHD ditambah elaun itu; jika tidak, zon keras hilang semasa pengisaran. Banyak gear yang diskrap selepas pengisaran telah digiling dengan betul — kesnya hanya terlalu nipis dari awal.

Peringatan 3: Lubang berulir, lubang minyak dan splin memerlukan perlindungan anti-pengkarbonan, seperti penyaduran tembaga atau cat penghalang pada 0.03–0.05 mm. Tanpanya, benang mengeras dan menjadi rapuh, kemudian terkelupas semasa pemasangan.

Tetingkap proses dan kecacatan tipikal

Potensi karbon 0.75–1.05% C dan suhu 930 ± 10°C menentukan atmosfera pengkarbonan. Tempoh ditetapkan oleh kedalaman sasaran dan beban relau; dalam relau kelompok, anggarkan kira-kira 1–1.5 j untuk setiap 0.1 mm. Penyejukan boleh mengikuti salah satu daripada dua laluan. Penyejukan langsung menyejukkan dari suhu pengkarbonan turun ke 830–850°C sebelum penyejukan minyak. Penyejukan pemanasan semula menyejukkan perlahan-lahan dahulu, kemudian mengaustenit semula dan menyejukkan — herotan lebih terkawal, tetapi kitaran berjalan lebih lama.

Perkara penutup

Modul menentukan kedalaman kes; kebolehkerasan bahan menentukan kekerasan teras; langkah pemesinan gear ketepatan hiliran menentukan elaun pengisaran. Kunci ketiga-tiganya apabila lukisan diluluskan dan kerja semula kemudian sebahagian besarnya dapat dielakkan. Soalan bahan dan proses boleh diarahkan melalui julat produk gear dan halaman keupayaan kami.

PinyiGear — penyelesaian transmisi gear ketepatan dan pemesinan | Keupayaan kami | Julat produk gear