เปรียบเทียบเหล็กเกียร์: 20CrMnTi, 40Cr, 42CrMo และ 17CrNiMo6

เส้นทางการอบชุบความร้อนมาก่อน ชื่อเกรดตามมาทีหลัง

ไม่มีเกรดเหล็กใดเพียงลำพังที่กำหนดสมรรถนะของเกียร์ สิ่งที่กำหนดคือการจับคู่ระหว่างเกรดกับกระบวนการอบชุบความร้อน ลองนำเหล็ก 40Cr แท่งเดียวกัน มาผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัว หรือชุบแข็งเฉพาะผิว ผลลัพธ์ทั้งสองแตกต่างกันมากกว่าสองเท่า

สามเส้นทางคิดเป็นงานส่วนใหญ่:

• การชุบแข็งและอบคืนตัว (Q&T) — ชิ้นงานถูกชุบแข็งอย่างรวดเร็ว แล้วคงไว้ที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้โซร์ไบต์ที่อบคืนตัวแล้ว ช่วงความแข็งที่ใช้ทั่วไปคือ HB 240–320 ได้ทั้งความเหนียวและความแข็งแรงพร้อมกัน เพียงพอสำหรับเกียร์ความเร็วต่ำและปานกลางที่ผิวฟันไม่จำเป็นต้องแข็งเป็นพิเศษ
• การคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง — เกรดคาร์บอนต่ำถูกคงไว้ที่ 920–950°C ในบรรยากาศที่มีคาร์บอนสูง แล้วจึงชุบแข็ง คาร์บอนทำให้ผิวฟันเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ในขณะที่ภายในยังคงเป็นคาร์บอนต่ำและเหนียว: ผิวแข็งหุ้มแกนอ่อน เกียร์ที่รับความเค้นสัมผัสสูงคือการใช้งานตามธรรมชาติ
• การไนไตรดิ้ง — ที่อุณหภูมิประมาณ 500–570°C ก๊าซที่มีแอมโมเนียจะขับไนโตรเจนเข้าสู่ผิว ทำให้เกิดชั้นที่แข็งตัวด้วยไนไตรด์ การบิดตัวต่ำเพราะอุณหภูมิต่ำ แต่ชั้นที่ได้ตื้น (0.3–0.6 มม. ในการปฏิบัติทั่วไป) ซึ่งจำกัดให้ใช้กับเกียร์ความแม่นยำโมดูลเล็กที่ไม่ต้องเจียรขั้นสุดท้าย

ลำดับการตัดสินใจ: คำนวณความเค้นดัดที่โคนฟันและความเค้นสัมผัสที่ผิวฟันก่อน สิ่งนี้บอกว่าผิวจำเป็นต้องชุบแข็งหรือไม่ หากจำเป็น คำถามถัดไปคือเหล็กคาร์บูไรซิ่งหรือเหล็กไนไตรดิ้ง

สรุปสั้น ๆ: ตัดสินเส้นทางการอบชุบความร้อนก่อนเกรด เกียร์ความเร็วต่ำและปานกลางภายใต้ภาระปานกลางมักใช้ 40Cr ชุบแข็งและอบคืนตัว (HB 260–300 หลัง Q&T); 42CrMo (HB 280–320) รับหน้าที่แทนเมื่อหน้าตัดใหญ่และหนักขึ้น ที่ใดจำเป็นต้องมีผิวแข็งภายใต้ภาระหนัก ให้คาร์บูไรซิ่ง: 20CrMnTi ให้ HRC 58–62 ที่ผิวเหนือแกน HRC 30–42 เกียร์ความแม่นยำโมดูลเล็กซึ่งกังวลเรื่องการบิดตัวเหมาะกับ 38CrMoAl ไนไตรดิ้ง โดยความแข็งผิวใกล้ HV 950–1100 บนชิ้นงานเปล่าเดียวกัน เหล็กคาร์บูไรซิ่งมีต้นทุนประมาณ 1.3–1.5 เท่าของเหล็ก Q&T — การเลือกวัสดุคือการจ่ายเพิ่มเพื่อให้ได้อายุความล้าที่มากขึ้น

จับคู่เหล็กเกียร์ทั่วไปกับงาน

ต้นทุนเหล่านี้สมมติขนาดชิ้นงานเปล่าเดียวกันและไม่รวมการอบชุบความร้อน สิ่งที่ราคาพรีเมียมของเหล็กคาร์บูไรซิ่งซื้อมาคืออายุความล้าจากการสัมผัส: ที่ภาระเท่ากัน ผิวฟันที่คาร์บูไรซิ่งมักต้านทานการเกิดหลุมสึกได้ดีกว่าผิวฟัน Q&T หนึ่งเกรด

40Cr และ 42CrMo: คู่ชุบแข็งและอบคืนตัว

ในประเทศจีน 40Cr เป็นเหล็กเกียร์ Q&T ที่พบมากที่สุด — ราคาถูกและหาได้ง่าย 42CrMo ชุบแข็งได้ลึกกว่า ดังนั้นหน้าตัดหนาจึงชุบแข็งตลอด; คุณสมบัตินี้เป็นเหตุผลที่เกียร์โมดูลใหญ่และเกียร์เพลาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ตัดจากเหล็กนี้ เมื่อภาระปานกลาง โมดูลต่ำกว่า 8 และความกว้างหน้าฟันจำกัด โดยทั่วไป 40Cr Q&T ก็เพียงพอ

20CrMnTi และ 17CrNiMo6: คู่คาร์บูไรซิ่ง

ความสามารถในการชุบแข็งของ 20CrMnTi อยู่ในระดับปานกลาง แต่การชุบแข็งในน้ำมันยังให้ความแข็งที่ต้องการ — เหตุผลที่มันครองตลาดเกียร์งานหนักโมดูลเล็กและปานกลางในประเทศจีน และปรากฏซ้ำ ๆ ในระบบส่งกำลังยานยนต์และงาน เกียร์สั่งทำ การชุบแข็งที่ลึกกว่าและแกนที่เหนียวกว่าคือสิ่งที่ 17CrNiMo6 มอบให้ ซึ่งเหมาะกับโมดูลใหญ่และภาระกระแทกที่รุนแรง ในราคาที่สูงกว่า

38CrMoAl: ทางเลือกไนไตรดิ้ง

ชิ้นงาน 38CrMoAl ที่ไนไตรดิ้งผสมผสานความแข็งผิวสูงกับการบิดตัวน้อยที่สุด และมักไม่จำเป็นต้องเจียรขั้นสุดท้าย ข้อเสียคือชั้นที่ตื้น: ความสามารถต้านทานความล้าจากการสัมผัสจำกัด ดังนั้นภาระที่ผิวฟันหนักจึงอยู่นอกขอบเขต ใช้เฉพาะที่การคำนวณความเค้นสัมผัสยังต่ำกว่าขีดจำกัด

แบบงานที่สมบูรณ์ระบุวัสดุอย่างครบถ้วน

บล็อกวัสดุของแบบเกียร์สำเร็จรูปมีสามรายการ: เกรดเหล็ก การอบชุบความร้อน ช่วงความแข็ง หากละการอบชุบความร้อนและเขียนเพียง “40Cr” ผู้จัดจำหน่ายก็ต้องเดา และการตรวจรับก็กลายเป็นข้อพิพาท

ขอใบรับรองจากผู้ผลิตเหล็ก — หมายเลขความร้อน องค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างมหภาค — โดยปกติตาม GB/T 3077 เนื่องจากช่วงความสามารถในการชุบแข็งแตกต่างกันไปในแต่ละโรงงานแม้เป็นเกรดเดียวกัน ควรล็อกโรงงานเดียวสำหรับการผลิตเป็นชุด

บันทึกการปฏิบัติ: ในการอนุมัติแบบระหว่างขั้นตอน การกลึงเกียร์ความแม่นยำ ของเรา มีการตรวจสอบสามอย่าง: ความเค้นสัมผัสที่ผิวฟันยังต่ำกว่าค่าที่อนุญาตสำหรับวัสดุหรือไม่ ขนาดหน้าตัดที่บอกเป็นนัยโดยโมดูลและความกว้างหน้าฟันอยู่ในช่วงความสามารถในการชุบแข็งหรือไม่ และข้อกำหนดความแข็งและตำแหน่งวัดระบุไว้ชัดเจนหรือไม่ การแก้ไขงานมักเกิดจากวัสดุหรือการระบุในแบบ ไม่ใช่จากการกลึง ทุกชุดที่คาร์บูไรซิ่งที่เราทำจะมีแท่งทดสอบคู่กัน; วัด CHD และความแข็งผิวและเก็บบันทึกไว้ เพื่อให้ความล้มเหลวในภายหลังสามารถสืบย้อนถึงความร้อนของมันได้ หากต้องการทบทวนทางเลือกการเลือกวัสดุ โปรดดู กลุ่มผลิตภัณฑ์เกียร์; ข้อมูลกระบวนการอยู่ในหน้า ขีดความสามารถ ของเรา

วัสดุผิดแสดงออกมาเป็นความล้มเหลว

บันทึกของเรามีสามงานที่ให้บทเรียน:

1. ใช้ 40Cr ในที่ที่ระบุ 20CrMnTi เกิดหลุมสึกบนเกียร์เอาต์พุตของเครื่องลดรอบหลังใช้งานประมาณ 2,000 ชั่วโมง ความแข็งแรงล้าจากการสัมผัสของผิวฟัน 40Cr Q&T ที่ HB 285 ต่ำกว่าของชั้นคาร์บูไรซิ่ง ดังนั้นผลลัพธ์จึงคาดเดาได้ — ไม่มีใครตรวจความเค้นสัมผัสในแบบ
2. เกียร์โมดูลใหญ่ที่คาร์บูไรซิ่งใน 20CrMnTi ความแข็งแกนของเกียร์โมดูล 12 ที่ความกว้างหน้าฟัน 120 มม. ออกมาเพียง HRC 25–28 ต่ำกว่าข้อกำหนด HRC 30; ความแข็งแรงดัดที่โคนฟันจึงไม่พอ และความเสี่ยงการแตกของฟันเพิ่มขึ้น หน้าตัดหนาจะไม่ชุบแข็งตลอดใน 20CrMnTi; งานนี้ต้องใช้ 17CrNiMo6
3. 40Cr Q&T ที่ไม่ชุบแข็งผิว ผิวฟันสึกหมด ที่ผิวฟันเคลื่อนที่เร็วและอัตราการเลื่อนสูง ความแข็ง Q&T ไม่มีการป้องกันการสึกหรอ การชุบแข็งผิวด้วยการเหนี่ยวนำถึง HRC 45–52 ยุติปัญหาได้

ไม่มีสิ่งใดที่ทำในขั้นตอนถัดไปสามารถชดเชยวัสดุที่ผิดตั้งแต่เริ่มต้นได้

PinyiGear — โซลูชันระบบขับเคลื่อนเกียร์ความแม่นยำและการกลึง | ขีดความสามารถของเรา | หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์เกียร์