Indukcijsko kaljeno, naogljičeno ali nitrirano? Izbira toplotne obdelave zobniških letev

Toplotna obdelava in precizno brušenje v proizvodnji

Ciljna ključna beseda:toplotna obdelava zobnikov

sekundarni:indukcijsko kaljena zobata letev, zobniki globinskega kaljenja, trdota letve HRC

Meta opis:Dejanske vrednosti trdote in globine ohišja za indukcijsko kaljene, naogljičene in nitrirane stojala - ter zakaj kaljenje uniči natančnost in kaj pravi raziskava o optimalni globini ohišja.

Na vaši risbi stojala je številka trdote. Od kod je prišlo?

Po naših izkušnjah je bila približno polovica primerov kopirana iz prejšnje risbe in nihče se ne spomni, zakaj. Druga polovica je bila izbrana, ker je višje zvenelo varneje. Nobeden ni dober razlog in oba vas lahko staneta denarja ali neuspešnega stojala.

Toplotna obdelava na zobniški letvi je niz kompromisov-med površinsko trdoto, žilavostjo jedra, globino ohišja, popačenjem in ceno. Zmotite se v ravnotežju in bodisi obrabite boke ali počite zobe. Tukaj je tisto, kar objavljeni podatki dejansko podpirajo.

Indukcijsko kaljenje - delovni konj

Indukcijsko kaljenje požene visoko{0}}frekvenčni tok skozi tuljavo okoli območja zoba, pri čemer segreje le površinsko plast, nato pa jo pogasi. Jedro nikoli ne doseže temperature avstenitizacije, zato ostane žilavo.

Slika 1. Razponi trdote površine in globine ohišja glede na metodo obdelave.

Dosegljiva trdota, iz objavljenih virov:

Dve strogi omejitvi določata, ali je material sploh mogoče indukcijsko utrditi. Postopek zahteva jeklo zvsebnost ogljika 0,30 % ali več- spodaj, da preprosto ni dovolj ogljika za nastanek martenzita. Na zgornjem koncu mora ogljik ostati pod približno 0,55 % z nizko vsebnostjo žvepla in fosforja, da se zmanjša možnost pokanja pri gašenju.

To okno, 0,30 % do 0,55 % ogljika, je točno razlog, zakaj S45C in 42CrMo4 (SCM440) prevladujeta v proizvodnji stojal. To ni tradicija; to je metalurgija.

Ena omejitev je pomembnejša, kot ljudje pričakujejo: tudi ko zobni bok in konica pravilno utrdita, zobna korenina pogosto ne.

Na korenini zoba se začnejo razpoke zaradi upogibanja. Če je vaš način okvare utrujenost korena in ne obraba bokov, indukcijsko kaljenje morda ne bo rešilo težave, ki jo imate. Študija FZG potrjuje geometrijo tega neposredno - za vse testirane indukcijsko{3}}kaljene zobnike, "kontura utrjevanja je najdebelejša na bokih zoba in najnižja v območju 30-stopinjske tangente na zobno korenino."

Kazen za natančnost v citatu nihče ne omenja

Utrjevanje popači del. Na dolgem vitkem stojalu se ta distorzija spremeni naravnost v napako višine.

Pri indukcijskem kaljenju se natančnost zobnikov zmanjša zaradi obremenitve po segrevanju. Če želimo visoko natančnost, je potrebno naknadno brušenje zob.

Velikost učinka je vidna v tem, kako so stojala razvrščena po postopku:

Enako stojalo, ki meri DIN 10 (< 0.200 mm/m) straight out of induction hardening reaches DIN 5–7 (< 0.026 to 0.052 mm/m) once the teeth are ground.

To je faktor natančnosti od štiri do osem, pridobljen z dodelavo. Način dela: "Med rezkanjem zob ostane dodaten material, tako da se lahko po strjevanju zbrusijo."

Torej prava specifikacija ni "indukcijsko utrjena." Je "indukcijsko utrjenin po utrjevanju zmlet." Če na vaši risbi piše prvo in vaša aplikacija potrebuje drugo, vas bo stojalo, ki je tehnično skladno, razočaralo.

Ena praktična posledica, ki jo je vredno vedeti, preden načrtujete obdelavo: sekundarne operacije so običajno možne na stojalih v vseh pogojih, razen indukcijsko{0}}kaljenih zob. Izvrtajte luknje za pritrditev pred utrjevanjem, ne po njem.

Naogljičenje -, ko potrebujete trdo ohišje in trdno jedro

Naogljičenje razprši ogljik na površino nizko-ogljičnega jekla, nato pa ga pogasi. Na koncu dobite visoko-ogljično trdo ohišje namesto nizko-ogljičnega trdnega jedra.

Standardna praksa naogljičenja za proizvodnjo zobnikov in letev.

Za 16MnCr5 (EN 10084, 1.7131), eno od standardnih evropskih stopenj utrjevanja, so objavljene številke po ustreznem naogljičenju in kaljenju (Otai Steel):

Trdota površine:58–62 HRC

Efektivna globina ohišja:Tipično 0,6–1,2 mm

Trdota jedra:28–35 HRC

Natezna trdnost jedra (kaljeno stanje): 850–1000 MPa, izkoristek ~550 MPa

Podatek o trdoti jedra je bistvo celotne vaje. Pri 28–35 HRC jedro še vedno absorbira udarce in se upira širjenju razpok, medtem ko je ohišje 58–62 HRC odporno proti luknjicam in obrabi. Skozi-kaljeno stojalo pri 55 HRC nima takšne rezerve - je trdo do konca in temu primerno krhko.

Naogljičenje stane več, traja dlje in popači več kot indukcijsko kaljenje. Navedite, ko je kontaktna obremenitev resnično visoka in je prisotna udarna obremenitev.

Kako globok naj bo primer? Raziskava ima številko

Tukaj je večina specifikacij ugibanj, zato je vredno citirati dejansko raziskavo.

Slika 2. Upogibna trdnost korena pade, ko globina ohišja preseže 0,25 x modul (podatki raziskave FZG / TU Munchen).

Študija FZG na TU München (FVA 660 II, objavljena prek AGMA 22FTM14) je testirala zobnike 42CrMo4 pri običajnih modulih 14 mm in 20 mm z indukcijskim kaljenjem z režo-za-režo, merjenje upogibne trdnosti zobne korenine glede na globino površinskega utrjevanja (SHD400, globina do 400 meja HV1).

Ugotovitve, neposredno citirane:

"zdi se, da je optimalni SHD400 v območju od 0,15 do 0,25 × m_n."

"Upogibna trdnost zobne korenine različice s SHD 0,35 × m_n dosega le 80 odstotkov upogibne trdnosti zobne korenine različic z nižjo SHD."

Globlje je slabše. Ohišje z modulom 0,35 × izgubi petino upogibne trdnosti korena v primerjavi z modulom 0,15–0,25 ×.

Mehanizem je zaostala napetost. Plitvo kaljeno ohišje pušča površino v stiskanju, kar zavira nastanek razpok. Ohišje potisnite pregloboko in kompresijska plast oslabi, prehodno območje pa se premakne v območje visoke upogibne napetosti.

Praktično je za omaro modula 4 ta razpon od 0,6 do 1,0 mm. Za modul 8 1,2 do 2,0 mm. Priporočeni pogoji študije za velikosti zobnikov m_n=14 do 20 mm: SHD400 pri 0,15–0,25 × m_n, približno enaki na levi in ​​desni strani, površinska trdota 650–750 HV, brez razpok zaradi utrjevanja.

Vredno je vedeti sorodno številko iz iste študije, če imate-kritično uporabo zaradi utrujenosti: peskana-različica je dosegla nazivno število upogibnih napetosti skoraj 600 N/mm², kar je približno 30 odstotkov več od referenčnega nepeskanega materiala in višje od primerjave-kaljenega. Peening povzroči tlačno preostalo napetost in deluje.

V primerjavi s tem standard ISO 6336-5 ocenjuje površinsko{3}}kaljene zobnike približno 20 odstotkov pod-kaljenimi zobniki za največjo dovoljeno obremenitev. Naogljičenje še vedno zmaga glede surove zmogljivosti - indukcijsko kaljenje in strelno strjevanje le zapolnita vrzel pri nižjih stroških.

Nitriranje - trdo, tanko in komaj popačeno

Nitriranje običajno difundira dušik v površino pri nizki temperaturi520 stopinj (Bodycote). Brez dušenja, brez fazne transformacije, minimalno popačenje.

Plast ima dve coni: sestavljeno "belo" plast, ki daje "visoko odpornost proti obrabi, praskam, praskam in zarobljanjem," in difuzijsko plast pod njo, ki zagotavlja "izboljšano trdnost proti utrujenosti" in podpira sestavljeno plast.

Dve omejitvi odločata, ali vam je nitriranje na voljo:

Material.Je "najučinkovitejši, če ga uporabimo za vrsto jekel, ki vsebujejo nitridne-elemente, kot so krom, molibden, vanadij in aluminij." Vse železove materiale je mogoče plinsko nitrirati do 5 % kroma; zgoraj pa plazemsko nitriranje. Za navadno ogljikovo jeklo je kritično: "Zaradi pomanjkanja legirnih elementov se jeklo AISI 1045 ne odziva na postopek nitriranja" (AZoM). Če je vaše stojalo C45, nitriranje ni možnost.

Globina ohišja.Nitrirana ohišja so tanka. Za 38CrMoAl, stopnjo za nitriranje-, so objavljene številke 900–1100 HV (~65–70 HRC) s primerom samo0,3–0,6 mm.

Tisto tanko ohišje je omejitev. Pod močno Hertzovo kontaktno obremenitvijo se lahko tanka trda plast na mehkejši podlagi zdrobi - plast se sesede v jedro pod seboj. Nitriranje je primerno za regale, kjer prevladujeta obraba in drgnjenje in je kontaktna obremenitev zmerna ter kjer mora biti popačenje minimalno, ker je regal že končno brušen.

Za optimalne rezultate je treba material pred nitriranjem utrditi in popustiti.

Izbira

pogosta vprašanja

Ali je 60 HRC boljše od 50 HRC na stojalu?

Ne samodejno. Večja trdota pomeni boljšo odpornost proti obrabi in slabšo žilavost. Nosilec s 60 HRC v udarno-obremenjeni aplikaciji bo odkrušil zobe, ki bi jih preživelo stojalo s 50 HRC. Ujemite trdoto z načinom okvare, proti kateremu načrtujete.

Ali lahko indukcijsko utrdim stojalo C45 po obdelavi pritrdilnih lukenj?

Lahko, vendar popačenje vpliva na položaj luknje in ravnost ter na razmik med zobmi. Standardna praksa je izogibanje sekundarnim operacijam na indukcijsko{1}}kaljenih stojalih. Najprej stroj, drugič utrjevanje.

Zakaj ima moje utrjeno stojalo slabšo konsistenco zračnosti kot mehko, ki ga je zamenjal?

Skoraj gotovo deformacija pri kaljenju, če zobje niso bili naknadno brušeni. Objavljena napaka naklona za indukcijsko{1}}utrjene ne-brušene nosilce je okoli ±0,200 mm/m v primerjavi z ±0,150 mm/m za mehke nosilce - kaljeni nosilci so resnično manj natančni.

Kakšna mora biti trdota zobnika glede na letev?

Enako ali težje. Ker ima zobnik največ ciklov, morata biti njegova trdota in kakovostni razred vedno enaka ali višja od razreda letve. Zobnik naredi veliko vrtljajev na meter hodne letve, zato kopiči kontaktne cikle veliko hitreje.

Ali večja globina ohišja vedno pomeni daljšo življenjsko dobo?

Ne, podatki FZG so eksplicitni: pri 0,35 × modulu upogibna trdnost korena pade na 80 % vrednosti pri 0,15–0,25 × modulu. Preveč-določanje globine ohišja stane denar in zmanjša moč.

Podjetje Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology upravlja opremo za kaljenje in brušenje zob -lastno in dobavlja stojala v razredih utrjevanja S45C, 42CrMo4 in-. Povejte nam obremenitev, značilnosti udarca in ciljno natančnost in priporočili vam bomo obdelavo, namesto da bi le navedli trdoto, ki ste jo zahtevali.

Indukcijsko kaljeni regali, moduli M5 do M8