Зъбните колела са ключови трансмисионни компоненти в механичното оборудване и тяхната производителност и качество пряко влияят върху ефективността на работа и живота на цялото оборудване. Като важна връзка в процеса на производство на зъбни колела, топлинната обработка играе важна роля за подобряване на твърдостта, устойчивостта на износване и устойчивостта на умора на зъбните колела. Въпреки това, процесът на термична обработка често е придружен от проблеми с изкривяването на зъбното колело, което не само влияе върху точността на зъбното колело, но също така може да повлияе неблагоприятно на неговата здравина и експлоатационен живот. Тази статия ще обсъди подробно 12-те основни фактора за изкривяване при термична обработка на зъбни колела, с оглед предоставяне на полезна справка за производството на зъбни колела.
1. Съдържание на въглерод
Съдържанието на въглерод е основният фактор, влияещ върху изкривяването на топлинната обработка на предавките. Колкото по-високо е съдържанието на въглерод в материала на зъбното колело, толкова по-голямо е изкривяването на деформацията и изкривяването на обема, получено по време на закаляването. Това е така, защото по време на процеса на охлаждане на високовъглеродна стомана обемът се променя значително, когато аустенитът се трансформира в мартензит, което води до повишено изкривяване. Следователно, при избора на материали за съоръженията, съдържанието на въглерод трябва да бъде разумно контролирано според специфичните изисквания за употреба.
2. Легирани елементи
Легиращите елементи също имат значително влияние върху изкривяването при топлинна обработка на предавките. Някои легиращи елементи като C, Mn, Ni, Cr, Mo и т.н. могат да увеличат закаляемостта, но също така да увеличат тенденцията за изкривяване. Други елементи от сплави като Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti и др. помагат за намаляване на изкривяването. Това е главно защото тези елементи могат да повлияят на микроструктурата на стоманата, като по този начин повлияят на разпределението на напрежението и изкривяването по време на топлинна обработка.
3. Закаляемост
Закаляването е важен показател за ефективност на материалите за зъбни колела, който определя дали зъбното колело може да получи еднаква мартензитна структура по време на процеса на охлаждане. Колкото по-висока е закаляемостта, толкова по-голяма е деформацията, причинена от зъбното колело по време на закаляването. Това е така, защото по време на процеса на охлаждане на материали с висока закаляемост скоростта на трансформация на аустенита в мартензит е бърза и промяната на обема е голяма, което води до увеличено изкривяване. Следователно, когато избирате материали за зъбни колела, способността за закаляване трябва да бъде разумно контролирана в съответствие с изискванията за специфична употреба.
4. Дизайн на съоръжения
Дизайнерската форма и размерът на зъбното колело също имат важно влияние върху изкривяването му при топлинна обработка. Дефекти в дизайна като асиметрична форма, лоша равномерност на напречното сечение, лоша твърдост на спиците и неправилно позициониране на отворите за процеса ще увеличат изкривяването на топлинната обработка на зъбните колела. Следователно, когато се проектират зъбни колела, симетричните форми, еднаквите напречни сечения и разумните местоположения на технологичните отвори трябва да бъдат възприети колкото е възможно повече, за да се намали изкривяването на термичната обработка.
5. Нехомогенност на микроструктурата
Микроструктурната хетерогенност на стоманата също е един от важните фактори, водещи до изкривяване при топлинна обработка на предавките. Нехомогенната микроструктура включва груба тъкан, голяма сегрегация и ретикуларна тъкан и т.н. Тези дефекти ще увеличат степента на изкривяване по време на процеса на охлаждане. Следователно, по време на процеса на подготовка на материалите за зъбни колела, тези микроструктурни дефекти трябва да бъдат елиминирани възможно най-много, за да се получи еднаква и фина микроструктура.
6. Група организация и сегрегация
Лентовата структура и сегрегацията са един от често срещаните дефекти в стоманата и те също оказват значително влияние върху изкривяването на топлинната обработка на зъбните колела. Лентовата структура се формира поради неравномерното разпределение на легиращите елементи в стоманата, което ще доведе до неравномерно разпределение на напрежението по време на процеса на охлаждане, като по този начин ще утежни изкривяването. Сегрегацията се образува поради преразпределението на разтворените елементи по време на процеса на втвърдяване на стоманата, което ще доведе до неравномерно представяне на материала на зъбното колело, като по този начин ще повлияе на изкривяването при топлинна обработка.
7. Форма на заготовка за непрекъснато леене
Формата на заготовката за непрекъснато леене също има известно влияние върху изкривяването на топлинната обработка на зъбното колело. Деформацията при топлинна обработка на зъбни колела, произведени с квадратна форма на заготовка за непрекъснато леене, е относително еднаква, докато деформацията при топлинна обработка на зъбни колела, произведени с правоъгълна форма на заготовка за непрекъснато леене, има очевидна насоченост. Това е главно защото заготовките за непрекъснато леене с различни форми ще произведат различно разпределение на напрежението по време на процеса на охлаждане, като по този начин ще повлияят на изкривяването при топлинна обработка.
8. Основен размер на зърното
Вътрешният размер на зърното се отнася до размера на зърната на стоманата в аустенитно състояние. Колкото по-фин е присъщият размер на зърното, степента на изкривяване след охлаждане на предавката ще бъде съответно намалена. Това е така, защото промяната на обема на финозърнестата стомана по време на процеса на охлаждане от аустенит до мартензит е относително малка, като по този начин се намалява изкривяването. Следователно, в процеса на подготовка на материалите за зъбни колела, трябва да се използва възможно най-много фино зърнеста стомана.
9. Оригинална структура на заготовката
Оригиналната структура на заготовката на зъбното колело също има важно влияние върху нейното изкривяване при топлинна обработка. Ако оригиналната структура на заготовката е неравномерна, това ще причини неравномерно разпределение на напрежението в зъбното колело по време на топлинна обработка, като по този начин ще влоши изкривяването. Следователно, по време на процеса на подготовка на заготовките за зъбни колела, нехомогенността на оригиналната структура трябва да се елиминира колкото е възможно повече, за да се получи еднаква и фина оригинална структура.
10. Процес на коване
Процесът на коване също оказва значително влияние върху изкривяването на топлинната обработка на предавките. Пълното коване помага за намаляване на изкривяването, особено образуването на разумна метална рационализирана структура след коване, което може да намали изкривяването при топлинна обработка. Разумното коване може също така да намали сегрегацията на кованата заготовка, да направи структурата равномерна, да подобри структурата на лентата и да помогне за намаляване на изкривяването при термична обработка. Въпреки това, ако температурата на нагряване е неравномерна по време на процеса на коване, степента на деформация е неравномерна или крайната температура на коване е висока, това ще доведе до увеличаване на изкривяването на термичната обработка на зъбното колело.
11. Подготвителна термична обработка
Предварителната топлинна обработка на заготовките за зъбни колела играе важна роля за намаляване на изкривяването при крайната топлинна обработка. Когато се използва обикновено нормализиране, изкривяването на термичната обработка е относително голямо; когато се използва изотермично нормализиране или закаляване и темпериране, изкривяването на термичната обработка може да бъде намалено. Това е така, защото изотермичното нормализиране и закаляването и темперирането могат да подобрят микроструктурата на стоманата, правейки я по-равномерна и по-фина, като по този начин намалява изкривяването при топлинна обработка.
12. Процес на закаляване и охлаждане
Процесите на закаляване и охлаждане са ключови звена в генерирането на изкривяване при топлинна обработка на предавките. По време на процеса на охлаждане има много фактори, водещи до изкривяване поради фактори като големи промени в специфичния обем на тъканта, високи температури на нагряване и интензивно охлаждане. Колкото по-бърза е скоростта на охлаждане, толкова по-сериозно е неравномерното охлаждане и толкова по-значително е изкривяването на деформацията. В допълнение, типът охлаждаща среда за охлаждане, ефективността на охлаждане, закаляването и т.н. също са свързани с изкривяването. Следователно, по време на процесите на закаляване и охлаждане, параметри като температура на нагряване, скорост на охлаждане и тип охлаждаща среда за охлаждане трябва да бъдат разумно контролирани, за да се намали изкривяването на термичната обработка.
Изкривяването на топлинната обработка на предавките е резултат от множество фактори. За да се намали изкривяването при термична обработка, трябва да се вземат всеобхватни мерки за контрола му, като се започне от избора на материал, дизайна на зъбното колело, контрола на микроструктурата, процеса на коване, предварителната топлинна обработка и процесите на охлаждане и охлаждане. Само по този начин може да се осигури добра производителност и качество на зъбните колела по време на процеса на топлинна обработка.
