Mengawal Distorsi Semasa Pengkarbonan dan Pengerasan Gear

Dari Mana Distorsi Berasal

Kitaran pengkarbonan dan pelindapkejutan memberikan kombinasi yang paling diperlukan oleh kebanyakan gear: lapisan keras dan tahan haus di atas teras yang masih menanggung beban. Ia juga merupakan antara operasi paling sukar dalam rantaian pengeluaran, kerana kitaran terma yang membentuk lapisan keras itu juga mengalihkan bahan kerja. Distorsi tidak muncul secara rawak. Ia berpunca daripada kecerunan terma, transformasi fasa dan geometri bahagian, dan mengetahui punca-punca tersebut menjadikannya boleh diurus.

Pemanasan mengembangkan gear. Semasa pelindapkejutan, permukaan mencapai martensit mendahului teras. Martensit mengambil isipadu lebih besar daripada austenit asalnya, jadi permukaan mengembang manakala teras kekal agak lembut. Ketidakpadanan permukaan-dengan-teras ini menghasilkan tegasan dalaman, dan bahagian melepaskannya dengan mengubah bentuk. Pembesaran atau pengecutan lubang, lubang tidak bulat, rusuk berbentuk kon atau tong, sisihan lead (heliks) dan ralat pic adalah kesan biasa.

Sejauh mana ia berlaku bergantung pada kebolehkerasan gred keluli, variasi ketebalan keratan antara web dan rim, keterukan dan keseragaman pelindapkejutan, perkakasan pemegang, dan cara bahagian dimuatkan ke dalam relau. Web nipis di sebelah rim tebal menyejuk pada kadar berbeza daripada rim, dan perbezaan itu sendiri boleh memiringkan atau meledingkan gear.

Mereka Bentuk Supaya Distorsi Kekal Dalam Toleransi

Oleh kerana distorsi tidak boleh dihapuskan, ia perlu dijangka.

1. Tinggalkan elaun pengisaran. Di mana gear akan digisar selepas rawatan haba, tambah stok pada rusuk dan lubang. Elaun itu perlu menampung distorsi yang dijangka serta kitaran pengisaran tanpa memotong menembusi seluruh lapisan keras.
2. Seimbangkan geometri. Web simetri, ketebalan rim seragam dan fillet yang besar mengurangkan penyejukan berbeza. Perubahan keratan yang tajam menumpukan tegasan dan menjadi punca lengkok.
3. Kawal perkakasan pemegang. Cara gear duduk dalam bakul atau pada pemegang menentukan sama ada ia kekal bulat. Sokong bahagian pada datum yang stabil, elakkan pembebanan titik, dan pastikan corak susunan bertindan konsisten antara muatan.

Di mana ketepatan rusuk adalah kritikal, kemasan keras selepas rawatan haba adalah laluan yang boleh diharap. Pengisaran bentuk dan pengisaran penjanaan menanggalkan lapisan yang terdistorsi dan memulihkan profil, lead dan pic. Apa yang boleh dicapai bergantung pada keadaan permulaan, elaun dan strategi pengisaran, tetapi pengisaran selepas rawatan haba itulah yang membolehkan gear terkarbon memegang kelas ketepatan yang ketat dan bukan sekadar menawarkan permukaan keras.

Pemboleh Ubah Bahan dan Proses

Pilihan bahan menetapkan had maksimum apa yang boleh dicapai oleh rawatan haba. Gred pengerasan lapisan seperti 20CrMnTi, 20CrMo dan 20CrNiMo adalah biasa kerana ia menggabungkan teras karbon rendah dengan kebolehkerasan yang baik selepas pengkarbonan. Untuk keratan lebih besar atau keperluan kekuatan teras lebih tinggi, 42CrMo dan 40Cr muncul dalam aplikasi pengerasan menyeluruh atau pengerasan induksi, manakala 38CrMoAl dikaitkan dengan nitriding untuk ketahanan haus dan kestabilan dimensi. Beban, kelajuan, saiz keratan yang tersedia dan kelas ketepatan yang perlu dipegang oleh gear siap semuanya menyumbang kepada keputusan.

Tuas proses yang boleh dilaraskan diringkaskan di bawah.

• Sasaran kedalaman lapisan keras: Nyatakan kedalaman lapisan keras berkesan dengan kaedah had kekerasan (biasanya 550 HV) dan bukan “lapisan keras tebal” yang kabur. Lapisan lebih dalam mengambil masa lebih lama dan biasanya meningkatkan distorsi.
• Atmosfera pengkarbonan dan potensi karbon: Potensi karbon seragam merentas muatan mengelakkan sebaran kekerasan setempat dan transformasi tidak sekata.
• Suhu dan masa austenitizing: Suhu lebih rendah dalam tetingkap yang dibenarkan mengurangkan pertumbuhan butir dan tegasan terma.
• Medium pelindapkejutan dan pengadukan: Gred minyak, suhu dan keseragaman pengadukan lebih penting daripada yang dijangka oleh kebanyakan orang. Pelindapkejutan tekan atau perkakasan pemegang boleh mengekang pergerakan pada bahagian kritikal.
• Pembajaan: Sentiasa dilakukan selepas pelindapkejutan; ia melegakan tegasan dan menstabilkan dimensi, walaupun ia tidak membalikkan distorsi yang sudah terkunci.

Nitriding dan pengerasan induksi berfungsi sebagai alternatif atau tambahan. Nitriding berjalan pada suhu lebih rendah dan biasanya menghasilkan distorsi kurang, yang menjadikannya menarik untuk gear yang dimesin siap sebelum rawatan, tetapi lapisan kerasnya lebih cetek dan kitarannya panjang. Pengerasan induksi sesuai untuk pengerasan setempat seperti rusuk gigi atau jurnal pada modul lebih besar.

Pemeriksaan: Mengesahkan Apa yang Dicapai oleh Rawatan Haba

Rawatan haba hanya sebaik bukti di belakangnya. Set pemeriksaan praktikal untuk gear terkarbon merangkumi:

• Kekerasan pada permukaan dan teras, pada lokasi yang ditentukan dan dengan kaedah yang dinyatakan.
• Kedalaman lapisan keras berkesan pada spesimen yang disediakan atau bahagian korban daripada muatan yang sama.
• Semakan mikrostruktur untuk austenit sisa, rangkaian karbida dan saiz butir di mana spesifikasi memerlukannya.
• Pemeriksaan dimensi pada lubang, runout dan lebar muka.
• Ketepatan gear pada pusat pengukuran gear, merangkumi profil, lead, pic dan runout.
• Pengukuran tiga koordinat untuk bentuk dan kedudukan ciri kritikal.
• Kebulatan, kekasaran dan kekerasan sebagai data sokongan.

Distorsi berubah mengikut kedudukan muatan dan keadaan relau, jadi hasil terbaik dijejaki merentas jangkaan pengeluaran dan bukan dinilai daripada satu pengukuran. Laporan harus menyatakan kaedah ujian, lokasi dan kriteria penerimaan supaya data boleh dibandingkan dari semasa ke semasa.

Memilih Rakan Pembuatan

Apabila menentukan gear terkarbon dan mengeras, soalan yang patut ditanya adalah konkrit: Gred keluli mana, dan mengapa? Apakah julat kedalaman lapisan keras berkesan dan kekerasan permukaan? Adakah bahagian digisar selepas rawatan haba, dan dengan elaun apa? Bagaimana distorsi dipantau, dan kelas ketepatan apa yang disahkan pada pusat pengukuran? Dokumen apa yang menyertai setiap lot?

Pembekal yang menjawab ini dari segi proses dan bukan janji lebih mudah bekerjasama dalam jangka panjang. Ia juga membantu untuk menyemak keseluruhan rantaian — pembubutan, hobbing atau shaping, rawatan haba, kemasan keras dan pemeriksaan — sebagai satu sistem, kerana kawalan distorsi adalah sifat seluruh rantaian, bukan satu tetapan relau. Pembeli boleh menyemak keupayaan proses dan pemeriksaan yang berkaitan sebelum melepaskan lukisan, dan mengesahkan keperluan dokumentasi bahan dan rawatan haba pada peringkat sebut harga.

Ringkasan

Distorsi dalam gear terkarbon berpunca daripada kecerunan terma dan transformasi fasa; ia bukan kemalangan. Pilihan bahan, atmosfera terkawal, amalan austenitizing dan pelindapkejutan yang wajar, serta reka bentuk bahagian yang teliti boleh menguranginya, manakala elaun pengisaran dan kemasan keras selepas rawatan haba boleh mengimbanginya. Program yang paling boleh diharap menggabungkan semua ini dengan pemeriksaan yang mendokumentasikan kekerasan, kedalaman lapisan keras dan ketepatan gear secara berterusan. Menganggap rawatan haba sebagai bahagian bersepadu pembuatan gear — dan bukan langkah pengerasan akhir — itulah yang menjadikan kelas ketepatan yang ketat boleh diulang dalam pengeluaran.