การเลือกระหว่างฟันเฟืองผิวอ่อนและผิวแข็ง: เกณฑ์ 350 HBW กำหนดวัสดุ การอบชุบด้วยความร้อน และลำดับกระบวนการอย่างไร

คำแนะนำเบื้องต้น: กำหนดความแข็งผิวฟันก่อน แล้วจึงเลือกเหล็ก ในทางปฏิบัติ 350 HBW เป็นเส้นแบ่งระหว่างผิวอ่อนและผิวแข็ง ฝั่งผิวอ่อนใช้เส้นทางชุบแข็งและอบคืนตัว: เหล็ก 45 ประมาณ 217–255 HBW, 40Cr ประมาณ 241–286 HBW, 42CrMo ประมาณ 269–302 HBW และลำดับการผลิตคือ “ตัดฟันก่อน อบชุบทีหลัง” ดังนั้นการบิดตัวจากการอบชุบจึงไม่ทำลายรูปฟันที่เสร็จแล้ว และต้นทุนยังปานกลาง ฝั่งผิวแข็งใช้การคาร์บูไรซิ่งและชุบแข็ง: 20CrMnTi ให้ 58–62 HRC ที่ผิว โดยแกนกลางคงอยู่ที่ 30–45 HRC และลำดับการผลิตกลับกันเป็น “อบชุบก่อน เจียรฟันทีหลัง” เพิ่มขั้นตอนและค่าใช้จ่าย แต่ยอมให้เฟืองมีขนาดกะทัดรัดและเบากว่าเมื่อรับภาระเท่ากัน ตัวเลข 350 HBW เป็นธรรมเนียมในอุตสาหกรรม ไม่ใช่ค่าที่เขียนไว้ในมาตรฐานใด ในการใช้งานจริงต้องสมดุลกับความเร็ว ภาระ แรงกระแทก และข้อจำกัดของพื้นที่ติดตั้ง

1. อะไรทำให้การคาร์บูไรซิ่งและชุบแข็งได้ผิวแข็งหุ้มแกนเหนียว

จุดเริ่มต้นของการคาร์บูไรซิ่งและชุบแข็งคือเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (คาร์บอน 0.15%–0.25%) ซึ่งถูกแช่ในบรรยากาศที่มีคาร์บอนเพื่อให้คาร์บอนซึมเข้าชั้นผิว จากนั้นจึงชุบแข็งและอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ เฟืองหนึ่งตัวจึงได้คุณสมบัติที่ตรงข้ามกันสองอย่าง: คาร์บอนที่ผิวเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 0.8% และหลังการชุบแข็งความแข็งถึง 58–62 HRC ให้ความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานแรงกด; ระดับคาร์บอนที่แกนกลางแทบไม่เปลี่ยน โดยมีความแข็ง 30–45 HRC ให้ความแข็งแรงและความต้านทานการแตกหักจากการกระแทก

ใน 20CrMnTi ทั้ง Ti และ Mn ช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง ดังนั้นแม้ชิ้นส่วนที่หนากว่าก็สามารถชุบแข็งได้ตลอด สำหรับเฟืองรับภาระปานกลาง ความลึกชั้นแข็งที่มีประสิทธิผลที่มักใช้คือ 0.8–1.5 มม.: ความลึกไม่พอทำให้ชั้นแข็งยุบตัวภายใต้ภาระ ขณะที่ความลึกมากเกินไปเพิ่มต้นทุนและลดความเหนียวต่อการกระแทกลงจริง

การคาร์บูไรซิ่งมีข้อได้เปรียบอีกอย่าง: การเปลี่ยนสภาพเป็นมาร์เทนไซต์ในชั้นผิวทิ้งความเค้นอัดตกค้างไว้ ดังนั้นความล้าจากการดัดที่โคนฟันจึงคาดเดาได้ดีกว่าชิ้นส่วนที่ชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำที่มีความแข็งเท่ากัน นี่คือเหตุผลที่ระบบส่งกำลังที่เผชิญแรงกระแทก — รถยนต์ เครื่องจักรก่อสร้าง — เกือบทั้งหมดระบุเหล็กคาร์บูไรซิ่ง

2. วัสดุเฟืองและค่าความแข็งโดยสรุป

• วัสดุ 45: ชุบแข็งและอบคืนตัว
  • ความแข็งผิวฟัน: 217–255 HBW
  • การใช้งานทั่วไป: ความเร็วต่ำและภาระเบา เฟืองทั่วไป
• วัสดุ 40Cr: ชุบแข็งและอบคืนตัว
  • ความแข็งผิวฟัน: 241–286 HBW
  • การใช้งานทั่วไป: ความเร็วปานกลางและภาระปานกลาง เครื่องกลึง เครื่องลดความเร็วอเนกประสงค์
• วัสดุ 42CrMo: ชุบแข็งและอบคืนตัว
  • ความแข็งผิวฟัน: 269–302 HBW
  • การใช้งานทั่วไป: โมดูลใหญ่ ภาระหนัก ต้องการความแข็งแรงสูงขึ้น
• วัสดุ 40Cr: ชุบแข็งผิว
  • ความแข็งผิวฟัน: 45–55 HRC
  • การใช้งานทั่วไป: ภาระปานกลาง ต้องการความต้านทานการสึกหรอ
• วัสดุ 20CrMnTi: คาร์บูไรซิ่งและชุบแข็ง
  • ความแข็งผิวฟัน: ผิว 58–62 HRC, แกนกลาง 30–45 HRC
  • การใช้งานทั่วไป: ความเร็วสูงและภาระหนัก มีแรงกระแทก (เช่น ระบบส่งกำลังรถยนต์)
• วัสดุ QT600-3: หล่อตามสภาพ/อบปกติ
  • ความแข็งผิวฟัน: 190–270 HBW
  • การใช้งานทั่วไป: เฟืองความเร็วต่ำขนาดใหญ่ ชิ้นส่วนเรือนรวม

ค่าที่ระบุข้างต้นเป็นช่วงตามคู่มือทั่วไป แบบวิศวกรรมและข้อตกลงทางเทคนิคเป็นตัวกำหนดค่าสุดท้าย

3. การตัดสินใจเริ่มต้น: ผิวอ่อนหรือผิวแข็ง

เฟืองผิวอ่อนคือเฟืองที่มีความแข็งผิวหลังการชุบแข็งและอบคืนตัวหรืออบปกติยังต่ำกว่า 350 HBW ผิวของมันอ่อนและอาศัยการรันอินเพื่อพัฒนาการสัมผัส; ลำดับการผลิตคือ “ตัดฟันก่อน อบชุบทีหลัง” ดังนั้นการบิดตัวจากการอบชุบจึงไม่ทำลายความแม่นยำของรูปฟันที่ตัดแล้ว และต้นทุนยังปานกลาง

เฟืองผิวแข็งมีความแข็งผิวสูงกว่า 350 HBW (หรือสูงกว่า 45 HRC) ผิวของมันแข็งและความสามารถรับภาระสูง; ที่ภาระเท่ากันเฟืองอาจสร้างให้เล็กลงและเบาลง อย่างไรก็ตามลำดับการผลิตกลับกัน — อบชุบก่อน เจียรฟันทีหลัง — ซึ่งเพิ่มขั้นตอนและต้นทุน

เส้น 350 HBW เป็นธรรมเนียมในอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ไม่ใช่ตัวเลขที่กำหนดโดยมาตรฐานใด ปัจจัยขับเคลื่อนที่แท้จริงของการตัดสินใจคือความเร็ว ภาระ การมีแรงกระแทก และพื้นที่ติดตั้งที่มีอยู่

4. ข้อผิดพลาดทั่วไปที่ควรหลีกเลี่ยง

1. แบบวิศวกรรมที่ให้เฉพาะเกรดเหล็กและไม่มีความแข็งนั้นไม่สมบูรณ์ 40Cr เดียวกันสามารถเดินได้สองเส้นทาง คือชุบแข็งและอบคืนตัว หรือชุบแข็งผิว และความแข็งผิวฟันต่างกันเกือบสองเท่า (241–286 HBW เทียบกับ 45–55 HRC) ดังนั้นเส้นทางกระบวนการ ใบเสนอราคา และระยะเวลาส่งมอบจึงแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
2. ชิ้นส่วนที่คาร์บูไรซิ่งต้องเผื่อเนื้อสำหรับเจียรไว้ล่วงหน้าอย่างเพียงพอ การบิดตัวระหว่างการคาร์บูไรซิ่งและชุบแข็งหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการเจียรฟันคือหลักประกันสุดท้ายของความแม่นยำ โดยทั่วไปการเผื่อสำหรับชิ้นส่วนคาร์บูไรซิ่งจะมากกว่าชิ้นส่วนชุบแข็งและอบคืนตัว (มัก 0.2–0.3 มม. ต่อข้างสำหรับโมดูลปานกลาง) และต้องไม่เจียรชั้นแข็งออก
3. สำหรับการผลิตทดลองแบบล็อตเล็ก อย่าเพิ่งรีบใช้ 20CrMnTi รอบการคาร์บูไรซิ่งบวกการเจียรฟันใช้เวลาหลายสัปดาห์; เมื่อภาระไม่มาก 40Cr หรือแม้แต่เหล็ก 45 ที่ชุบแข็งและอบคืนตัวก็เพียงพอและต้นทุนต่ำกว่า การซื้อวัสดุราคาแพงไม่ใช่ความสำเร็จ การซื้อวัสดุที่เหมาะสมต่างหากคือความสำเร็จ

5. ข้อมูลวัสดุที่ชัดเจนคือพื้นฐานของราคาที่ชัดเจน

แบบวิศวกรรมเฟืองที่มีคุณภาพควรมีอย่างน้อยสามรายการในคอลัมน์วัสดุ: เกรดเหล็ก วิธีการอบชุบด้วยความร้อน และช่วงความแข็ง เมื่อสามอย่างนี้ชัดเจนแล้ว ก็มีพื้นฐานสำหรับการหารือเรื่องเส้นทางกระบวนการและต้นทุน — เฟืองตรงและเฟือง helical ทรงกระบอก ผลิตตามแบบวิศวกรรม บริการกลึง ครอบคลุมการฮอบหยาบ การฮอบละเอียด การเฉือนฟัน และการเจียรฟัน และขีดความสามารถด้านการอบชุบด้วยความร้อนและการตรวจสอบปรากฏอยู่ภายใต้ ระบบตรวจสอบและคุณภาพ

ส่งแบบวิศวกรรมมา — โมดูล จำนวนฟัน เกรดความแม่นยำ ข้อกำหนดการอบชุบด้วยความร้อน สภาพการทำงาน — ทีมวิศวกรรมจะตอบกลับหลังการตรวจสอบแบบด้วยคำแนะนำวัสดุและการอบชุบด้วยความร้อน เส้นทางกระบวนการ และใบเสนอราคา ติดต่อ Pinyi Electromechanical