Редуктори є ключовими компонентами трансмісії в механічному обладнанні, і їх продуктивність і якість безпосередньо впливають на ефективність роботи та термін служби всього обладнання. Будучи важливою ланкою в процесі виготовлення зубчастих коліс, термічна обробка відіграє важливу роль у підвищенні твердості, зносостійкості та стійкості до втоми шестерень. Однак процес термічної обробки часто супроводжується проблемами деформації шестерні, що не тільки впливає на точність шестерні, але також може негативно вплинути на її міцність і термін служби. У цій статті детально обговорюватимуться 12 основних факторів викривлення редуктора під час термічної обробки з метою надання корисної довідки для виробництва редукторів.
1. Вміст вуглецю
Вміст вуглецю є основним фактором, що впливає на спотворення зубчастого колеса під час термообробки. Чим вищий вміст вуглецю в матеріалі зубчастого колеса, тим більше викривлення викривлення та спотворення об’єму виникають під час загартування. Це пояснюється тим, що під час гартування високовуглецевої сталі об’єм сильно змінюється, коли аустеніт перетворюється на мартенсит, що призводить до збільшення деформації. Таким чином, під час вибору матеріалів для передач, вміст вуглецю слід розумно контролювати відповідно до конкретних вимог використання.
2. Легуючі елементи
Легуючі елементи також мають значний вплив на деформацію зубчастих коліс під час термообробки. Деякі елементи сплаву, такі як C, Mn, Ni, Cr, Mo тощо, можуть підвищити загартовуваність, але також підвищити схильність до спотворення. Інші елементи сплаву, такі як Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti тощо, допомагають зменшити спотворення. Це головним чином тому, що ці елементи можуть впливати на мікроструктуру сталі, тим самим впливаючи на розподіл напруги та деформацію під час термічної обробки.
3. Загартовуваність
Здатність до загартування є важливим показником ефективності матеріалів зубчастих передач, який визначає, чи може шестерня отримати однорідну мартенситну структуру під час процесу загартування. Чим вища загартовуваність, тим більше викривлення спричиняє зубчасте колесо під час загартування. Це пов’язано з тим, що під час гартування матеріалів з високою прогартуваністю швидкість перетворення аустеніту в мартенсит висока, а зміна об’єму велика, що призводить до збільшення спотворення. Таким чином, при виборі матеріалів зубчастого колеса, прогартування слід розумно контролювати відповідно до конкретних вимог використання.
4. Конструкція передач
Конструктивна форма та розмір зубчастого колеса також мають важливий вплив на його спотворення під час термічної обробки. Конструктивні дефекти, такі як асиметрична форма, погана однорідність поперечного перерізу, погана жорсткість спиць і неправильне розташування технологічних отворів, призведуть до збільшення спотворення зубчастих коліс під час термічної обробки. Таким чином, при проектуванні зубчастих коліс, симетричні форми, однакові поперечні перерізи та розумне розташування технологічних отворів повинні бути прийняті якомога більше, щоб зменшити викривлення термічної обробки.
5. Неоднорідність мікроструктури
Мікроструктурна неоднорідність сталі також є одним із важливих факторів, що призводять до спотворення зубчастих коліс при термообробці. Неоднорідна мікроструктура включає грубу тканину, велику сегрегацію та ретикулярну тканину тощо. Ці дефекти збільшать ступінь спотворення під час процесу загартування. Тому в процесі підготовки матеріалів зубчастого колеса ці мікроструктурні дефекти слід максимально усунути, щоб отримати однорідну та тонку мікроструктуру.
6. Організація групи та сегрегація
Структура смуг і сегрегація є одним із поширених дефектів у сталі, і вони також мають значний вплив на деформацію зубчастих коліс під час термічної обробки. Смугова структура утворюється через нерівномірний розподіл елементів сплаву в сталі, що призведе до нерівномірного розподілу напруги в процесі загартування, тим самим посилюючи деформацію. Сегрегація утворюється внаслідок перерозподілу розчинених елементів під час процесу затвердіння сталі, що призведе до нерівномірної роботи матеріалу шестерні, тим самим впливаючи на спотворення термічної обробки.
7. Форма заготовки безперервного лиття
Форма заготовки безперервного лиття також має певний вплив на деформацію термічної обробки зубчастого колеса. Деформація термічної обробки зубчастих коліс, виготовлених із прямокутною формою заготовки безперервного лиття, є відносно рівномірною, тоді як деформація термічної обробки зубчастих коліс, виготовлених із прямокутною формою безперервного лиття, має очевидну спрямованість. Головним чином це пов’язано з тим, що заготовки безперервного лиття різної форми створюватимуть різний розподіл напруги під час процесу охолодження, таким чином впливаючи на спотворення термічної обробки.
8. Істотний розмір зерна
Власний розмір зерен відноситься до розміру зерен сталі в аустенітному стані. Чим дрібніший власний розмір зерна, відповідно зменшиться ступінь викривлення після гасіння зубчастого колеса. Це пояснюється тим, що зміна об’єму дрібнозернистої сталі під час процесу загартування від аустеніту до мартенситу є відносно невеликою, що зменшує спотворення. Тому в процесі підготовки матеріалів для зубчастих передач слід якомога більше використовувати дрібнозернисту сталь.
9. Оригінальна структура заготовки
Оригінальна структура заготовки шестерні також має важливий вплив на її деформацію під час термічної обробки. Якщо вихідна структура заготовки нерівна, це призведе до нерівномірного розподілу напруги в шестерні під час термообробки, тим самим посилюючи викривлення. Тому в процесі підготовки заготовок зубчастих коліс необхідно максимально усунути неоднорідність вихідної структури, щоб отримати однорідну та тонку вихідну структуру.
10. Процес кування
Процес кування також має значний вплив на деформацію термічної обробки шестерні. Повне кування допомагає зменшити викривлення, особливо формування розумної обтічної структури металу після кування, що може зменшити спотворення термічної обробки. Розумне кування також може зменшити поділ кованої заготовки, зробити структуру однорідною, покращити структуру смуги та допомогти зменшити викривлення при термічній обробці. Однак, якщо температура нагрівання нерівномірна під час процесу кування, ступінь деформації нерівномірний або кінцева температура кування висока, це призведе до збільшення деформації термічної обробки шестерні.
11. Підготовча теплова обробка
Попередня термічна обробка заготовок зубчастих коліс відіграє важливу роль у зменшенні кінцевої деформації термічної обробки. Коли використовується звичайна нормалізація, спотворення термічної обробки є відносно великим; коли використовується ізотермічна нормалізація або загартування та відпустка, спотворення термічної обробки може бути зменшено. Це пов’язано з тим, що ізотермічна нормалізація, загартування й відпустка можуть покращити мікроструктуру сталі, роблячи її більш однорідною та тоншою, тим самим зменшуючи викривлення при термічній обробці.
12. Процес гартування та охолодження
Процеси загартування та охолодження є ключовими ланками в утворенні деформації зубчастого колеса термічної обробки. Під час процесу загартування існує багато факторів, що призводять до спотворення через такі фактори, як значні зміни питомого об’єму тканини, високі температури нагрівання та інтенсивне охолодження. Чим вище швидкість охолодження, тим серйозніше нерівномірне охолодження і тим значніше викривлення. Крім того, тип загартувального охолоджувального середовища, ефективність охолодження, здатність до гартування тощо також пов’язані з деформацією. Таким чином, під час процесів гартування та охолодження такі параметри, як температура нагрівання, швидкість охолодження та тип охолоджувального середовища для гартування, повинні розумно контролюватись, щоб зменшити спотворення термічної обробки.
Деформація шестерні під час термічної обробки є результатом багатьох факторів. Щоб зменшити викривлення при термічній обробці, слід вжити комплексних заходів для контролю за ними, починаючи з вибору матеріалу, конструкції зубчастого колеса, контролю мікроструктури, процесу кування, попередньої термічної обробки, а також процесів загартування та охолодження. Тільки таким чином можна забезпечити хорошу продуктивність і якість зубчастих коліс під час термічної обробки.
