Thấm cacbon sâu cho bánh răng: Thông số, Kiểm soát biến dạng và Kiểm tra

Tóm tắt: Khi chiều sâu lớp thấm hiệu dụng vượt quá 2mm, thấm cacbon trở thành phương pháp nhiệt luyện mặc định cho bánh răng chịu tải nặng. Hai cửa sổ quy trình chi phối kết quả: 920–950°C cho nhiệt độ khí quyển lò và 1,0–1,2%C cho thế cacbon tăng cường. Giữ độ lệch bước răng trong 0,02mm và độ lệch biên dạng trong 0,015mm đòi hỏi ba yếu tố phối hợp — dung sai biến dạng ngược được xây dựng trong phôi, môi trường tôi phù hợp với tiết diện, và lịch ram được kiểm soát.

1. Giữ biến dạng trong tầm kiểm soát

Sự thay đổi kích thước sau khi thấm cacbon và tôi là một trong những nguyên nhân loại bỏ phổ biến nhất trong nhiệt luyện bánh răng. Nó biểu hiện dưới dạng sai số bước răng, cong vênh biên dạng và lỗ không tròn. Có ba biện pháp để chống lại nó.

1.1 Xây dựng biến dạng ngược vào phôi

Bù trừ ở giai đoạn bản vẽ và gia công thô là lựa chọn chi phí thấp nhất.

• Tạo đỉnh trước bước răng: áp dụng bù trừ ngược chiều 0,01–0,05mm, với lượng được chọn theo mối quan hệ chiều dài-đường kính
• Bù co rút khoảng răng: cho phép dung sai âm 0,02–0,04mm ở nơi thành mỏng

Ghi chú thực địa: Một bánh răng tuabin gió có mô-đun 12 đã được chạy ba lần trước khi mô hình bước răng hình nón trở nên rõ ràng. Thêm 0,025mm độ côn ngược trong quá trình gia công thô đã giảm chuyển động đo được từ 0,06mm xuống 0,015mm.

1.2 Chọn môi trường tôi và định hình đường cong làm nguội

Ghi chú thực địa: Khi CHD đạt 3mm trở lên, martempering là phương pháp được khuyến nghị. Nó kéo dài chu trình khoảng 30%, nhưng chuyển động biên dạng có thể giảm hơn 50%. PinyiGear tích lũy hồ sơ biến dạng từ thấm cacbon bánh răng lớn; chi tiết có sẵn trên trang năng lực của chúng tôi.

1.3 Cách ram ảnh hưởng đến độ ổn định kích thước

Giữ ở 160–200°C giải phóng khoảng 60% ứng suất còn lại sau khi tôi, mặc dù austenit dư không phân hủy hoàn toàn tại thời điểm đó. Khi yêu cầu độ chính xác Cấp D hoặc chặt hơn, hai lần ram được sử dụng:

• Lần thứ nhất: 180°C trong 3h
• Lần thứ hai: 170°C trong 4h, với việc trở về nhiệt độ phòng ở giữa
• Bước đông lạnh tùy chọn: −80°C trong 1h để loại bỏ austenit dư

2. Quy trình hoạt động như thế nào

2.1 Định nghĩa thấm cacbon sâu

Xử lý thấm cacbon được coi là thấm cacbon sâu khi chiều sâu lớp thấm hiệu dụng (CHD) đạt 2mm trở lên. Nó được áp dụng cho hộp số trong tuabin gió, máy móc xây dựng, thiết bị khai thác mỏ và các truyền động chịu tải nặng tương tự. Ở nhiệt độ austenit hóa, cacbon khuếch tán vào bề mặt răng, tạo ra lớp ngoài giàu cacbon; quá trình tôi tiếp theo biến lớp đó thành martensit cứng trong khi lõi giữ được độ dẻo.

2.2 Các biến quy trình và ảnh hưởng của chúng

• Nhiệt độ thấm cacbon: 920–950°C
  • Tăng điểm đặt thêm 10°C làm tăng tốc độ khuếch tán khoảng 20%
• Thế cacbon: giai đoạn tăng cường 1,0–1,2%C; giai đoạn khuếch tán 0,75–0,85%C
  • Giá trị quá cao dẫn đến mạng cacbit
• Thời gian: 12–50 giờ, tùy thuộc vào độ sâu mục tiêu
  • Độ sâu tăng gần như theo căn bậc hai của thời gian
• Nhiệt độ tôi: 820–860°C
  • Có thể sử dụng tôi trực tiếp hoặc bước nung lại
• Nhiệt độ dầu tôi: 60–120°C
  • Cài đặt này ảnh hưởng đến tốc độ hình thành martensit
• Nhiệt độ ram: 160–200°C
  • Ram ở nhiệt độ thấp làm giảm ứng suất dư

2.3 Chọn thép thấm cacbon

Ba mác thép đáp ứng phần lớn các ứng dụng bánh răng thấm cacbon:

• 18CrNiMo7-6 — lựa chọn tiêu chuẩn cho bánh răng hộp số tuabin gió
• 20CrMnTi — được sử dụng rộng rãi cho bánh răng truyền động thông dụng
• 17CrNiMo6 — được chỉ định khi cần tuổi thọ mỏi rất cao

Một quy tắc hữu ích: CHD hiệu dụng nằm trong khoảng 0,15 đến 0,25 lần mô-đun. Đối với m=10, CHD khuyến nghị nằm trong dải 1,5–2,5mm.

3. Kiểm tra và nghiệm thu

3.1 Những gì được đo

3.2 Nguyên nhân loại bỏ và hành động khắc phục

• Có mạng cacbit: thế cacbon giai đoạn khuếch tán chạy quá cao
  • Khắc phục: giảm điểm đặt khuếch tán xuống dải 0,75–0,80%C
• Lớp bề mặt bị khử cacbon: khí quyển lò không được duy trì đúng cách
  • Khắc phục: xác minh hiệu chuẩn đầu dò oxy và duy trì che chắn methanol cộng N₂
• Biến dạng vượt quá giới hạn bản vẽ: làm nguội không đều hoặc ứng suất tập trung
  • Khắc phục: sửa đổi bố trí đồ gá và thêm dung sai biến dạng ngược
• Độ cứng dưới đặc tính kỹ thuật: nhiệt độ tôi được đặt quá thấp
  • Khắc phục: nâng lên 840–860°C và kiểm tra xem dầu tôi có bị lão hóa không

Ghi chú thực địa: PinyiGear đã cung cấp bánh răng đã gia công cho hệ truyền động điện gió trong nhiều năm. Mối quan hệ giữa độ chính xác bánh răng cuối cùng và lượng dư để lại trên phôi được mô tả trong hướng dẫn sản phẩm bánh răng trụ của chúng tôi.

4. Tài liệu tham khảo

1. ISO 2639:2002 — Xác định chiều sâu lớp thấm hiệu dụng
2. ISO 1328-1:2013 — Bánh răng trụ — Hệ thống độ chính xác
3. GB/T 25744-2010 — Kiểm tra kim tương của thép thấm cacbon và tôi
4. AGMA 2001-D04 — Tiêu chuẩn vật liệu bánh răng và nhiệt luyện
5. Quản lý biến dạng nhiệt luyện cho bánh răng, Nhà xuất bản Cơ khí Trung Quốc, 2021

Được tổng hợp từ ghi chú nghiên cứu kỹ thuật thường ngày. Để thảo luận về lựa chọn bánh răng hoặc vấn đề nhiệt luyện, hãy truy cập PinyiGear.

Thẻ: Xử lý nhiệt bánh răng · Thấm cacbon sâu · Độ ổn định kích thước · Sản xuất chính xác