Khớp độ sâu thấm cứng với mô-đun bánh răng và độ cứng lõi

Tại sao lớp cứng phải được định cỡ, không phải đoán

Bánh răng chịu tải nặng vẫn dựa vào thấm cacbon sau đó tôi làm lộ trình nhiệt mặc định. Kích thước kiểm soát là độ sâu thấm cứng hiệu dụng, hay CHD: khoảng cách đo vuông góc từ bề mặt sườn răng cho đến khi độ cứng giảm xuống 550 HV. Thực tế gắn con số này với mô-đun pháp, sử dụng dải 0,15–0,25 × mô-đun. Điều đó tính ra 0,6–0,9 mm khi mô-đun đạt 2,5, và 1,2–1,8 mm khi mô-đun nằm trong khoảng 5–10. Quá mỏng và ứng suất tiếp xúc Hertzian sẽ nghiền nát sườn răng; quá dày và chân răng trở nên giòn. Một cặp 20CrMnTi phổ biến cho 58–62 HRC ở bề mặt và 30–42 HRC bên dưới.

Chu trình thấm cacbon và tôi làm gì

Một bánh răng thép hợp kim cacbon thấp được giữ trong môi trường giàu cacbon trong vùng austenit, 920–950°C, để cacbon khuếch tán vào lớp bề mặt. Tôi sau đó chuyển lớp bề mặt giàu cacbon đó thành martensit cacbon cao trong khi phần bên trong vẫn cacbon thấp và dai. Mài mòn, rỗ và xước được chống lại bởi lớp bề mặt cứng; tải uốn tại chân răng được chịu bởi lõi dẻo.

Thấm cacbon, sau đó tôi, sau đó ram ở 160–200°C trong 2–3 h — đó là thứ tự tiêu chuẩn. Ứng suất tôi được giải phóng trong quá trình ram, độ dai chân răng trở lại, và độ cứng bề mặt chỉ mất đi một chút.

Trong số các loại thép thường được chọn có 20CrMnTi, 20CrMo, 17CrNiMo6 và SAE 8620. Đối với mô-đun nhỏ và trung bình ở Trung Quốc, 20CrMnTi được sử dụng rộng rãi: độ thấm tôi của nó ở mức trung bình, và chỉ tôi dầu là đủ.

Chọn độ sâu thấm cứng hiệu dụng

CHD không giống như tổng độ sâu thấm cứng. Chỉ vùng đủ cứng để giữ 550 HV thực sự chịu tải tiếp xúc, đó là lý do tại sao ranh giới 550 HV là ranh giới có ý nghĩa.

Quy tắc làm việc: CHD ≈ 0,15–0,25 × mô-đun pháp.

Khi lớp quá mỏng, ứng suất tiếp xúc vượt quá khả năng chịu đựng của lớp thấm và sự bong tróc kiểu sụp đổ sẽ phá hủy sườn răng. Khi lớp quá dày, ứng suất dư phân bố lại và chân răng trở nên dễ gãy giòn hơn. Dày hơn không mặc định là an toàn hơn.

Độ cứng bề mặt và lõi phải được chỉ định cùng nhau

Độ cứng lõi là giá trị thường bị bỏ qua nhất. Khi nó vượt qua khoảng 45 HRC, chân răng gần như không còn dự trữ dẻo và bất kỳ vết nứt nào cũng lan nhanh. Giảm xuống dưới khoảng 28 HRC và độ bền chân răng giảm đi, rút ngắn tuổi thọ mỏi uốn. Với 20CrMnTi ở trạng thái thường hóa hoặc tôi và ram, lõi thường nằm trong khoảng 30 đến 38 HRC.

Phương pháp đo và lưu ý thực tế

Có hai cách để xác định độ sâu thấm cứng. Ăn mòn để lộ ranh giới martensit hoặc cacbit là phương pháp kim tương — nhanh, nhưng độ chính xác phụ thuộc vào chất lượng ăn mòn. Phương pháp đo gradient độ cứng là phương pháp quyết định: độ cứng được vẽ từ bề mặt vào trong và độ sâu tại 550 HV được đọc. Các số đọc nên được lấy ở giữa sườn răng và tại chân răng, vì hai vị trí có thể yêu cầu giá trị khác nhau.

Lưu ý 1: Ghi chú trên bản vẽ “độ sâu thấm cứng 1,0 mm” là mơ hồ — cần xác định rõ là CHD hay tổng độ sâu thấm cứng. Khoảng cách giữa chúng là 0,2–0,4 mm, và đoán sai sẽ chỉ cho nhà cung cấp sai thông số kỹ thuật.

Lưu ý 2: Phải cộng thêm lượng dư mài vào mục tiêu thấm cứng. Khi 0,2–0,3 mm mỗi sườn răng sẽ bị loại bỏ, hãy thấm cacbon đến CHD cộng với lượng dư đó; nếu không vùng cứng sẽ biến mất trong quá trình mài. Nhiều bánh răng mài bị loại bỏ đã được mài đúng cách — lớp thấm chỉ đơn giản là quá mỏng ngay từ đầu.

Lưu ý 3: Lỗ ren, lỗ dầu và then hoa cần được bảo vệ chống thấm cacbon, chẳng hạn như mạ đồng hoặc sơn chống thấm ở 0,03–0,05 mm. Nếu không, ren sẽ cứng và giòn, sau đó bị sứt trong quá trình lắp ráp.

Cửa sổ quy trình và các khuyết tật điển hình

Điện thế cacbon 0,75–1,05% C và nhiệt độ 930 ± 10°C xác định môi trường thấm cacbon. Thời gian được đặt bởi độ sâu mục tiêu và tải lò; trong lò mẻ, dự trù khoảng 1–1,5 h cho mỗi 0,1 mm. Tôi có thể theo một trong hai con đường. Tôi trực tiếp làm nguội từ nhiệt độ thấm cacbon xuống 830–850°C trước khi tôi dầu. Tôi lại nhiệt làm nguội chậm trước, sau đó tái austenit hóa và tôi — biến dạng được kiểm soát tốt hơn, nhưng chu trình chạy lâu hơn.

Điểm kết luận

Mô-đun chi phối độ sâu thấm cứng; độ thấm tôi của vật liệu chi phối độ cứng lõi; bước gia công bánh răng chính xác tiếp theo chi phối lượng dư mài. Khóa cả ba điều này khi bản vẽ được phê duyệt và việc làm lại sau này phần lớn được tránh. Các câu hỏi về vật liệu và quy trình có thể được gửi qua dải sản phẩm bánh răng và các trang năng lực của chúng tôi.

PinyiGear — giải pháp truyền động và gia công bánh răng chính xác | Năng lực của chúng tôi | Dải sản phẩm bánh răng