Τα γρανάζια είναι βασικά εξαρτήματα μετάδοσης στον μηχανολογικό εξοπλισμό και η απόδοση και η ποιότητά τους επηρεάζουν άμεσα τη λειτουργική απόδοση και τη διάρκεια ζωής ολόκληρου του εξοπλισμού. Ως σημαντικός κρίκος στη διαδικασία κατασκευής εργαλείων, η θερμική επεξεργασία παίζει σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της σκληρότητας, της αντοχής στη φθορά και της αντοχής στην κόπωση των γραναζιών. Ωστόσο, η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας συχνά συνοδεύεται από προβλήματα παραμόρφωσης του γραναζιού, που όχι μόνο επηρεάζει την ακρίβεια του γραναζιού, αλλά μπορεί επίσης να επηρεάσει αρνητικά την αντοχή και τη διάρκεια ζωής του. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει λεπτομερώς τους 12 κύριους παράγοντες της παραμόρφωσης θερμικής επεξεργασίας του κιβωτίου ταχυτήτων, με σκοπό να παρέχει μια χρήσιμη αναφορά για την κατασκευή εργαλείων.
1. Περιεκτικότητα σε άνθρακα
Η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που επηρεάζει τη θερμική παραμόρφωση του κιβωτίου ταχυτήτων. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα στο υλικό του γραναζιού, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμόρφωση της στρέβλωσης και η παραμόρφωση όγκου που παράγονται κατά την απόσβεση. Αυτό οφείλεται στο ότι κατά τη διαδικασία σβέσης του χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, ο όγκος αλλάζει πολύ όταν ο ωστενίτης μετατρέπεται σε μαρτενσίτη, με αποτέλεσμα την αυξημένη παραμόρφωση. Επομένως, κατά την επιλογή των υλικών μετάδοσης κίνησης, η περιεκτικότητα σε άνθρακα θα πρέπει να ελέγχεται εύλογα σύμφωνα με τις ειδικές απαιτήσεις χρήσης.
2. Στοιχεία κράματος
Τα στοιχεία κράματος έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο στην παραμόρφωση θερμικής επεξεργασίας του γραναζιού. Ορισμένα στοιχεία κράματος όπως C, Mn, Ni, Cr, Mo κ.λπ. μπορούν να αυξήσουν τη σκληρυνσιμότητα, αλλά και να αυξήσουν την τάση παραμόρφωσης. Άλλα στοιχεία κράματος όπως Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti κ.λπ. βοηθούν στη μείωση της παραμόρφωσης. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι αυτά τα στοιχεία μπορούν να επηρεάσουν τη μικροδομή του χάλυβα, επηρεάζοντας έτσι την κατανομή της τάσης και την παραμόρφωση κατά τη θερμική επεξεργασία.
3. Σκληρυνσιμότητα
Η σκληρυνσιμότητα είναι ένας σημαντικός δείκτης απόδοσης των υλικών γραναζιών, ο οποίος καθορίζει εάν το γρανάζι μπορεί να αποκτήσει ομοιόμορφη δομή μαρτενσίτη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σβέσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η σκληρυνσιμότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμόρφωση που προκαλείται από το γρανάζι κατά τη διάρκεια της απόσβεσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τη διαδικασία σβέσης υλικών με υψηλή σκληρυνσιμότητα, η ταχύτητα μετατροπής του ωστενίτη σε μαρτενσίτη είναι γρήγορη και η αλλαγή όγκου είναι μεγάλη, με αποτέλεσμα αυξημένη παραμόρφωση. Επομένως, κατά την επιλογή υλικών γραναζιών, η σκληρυνσιμότητα θα πρέπει να ελέγχεται εύλογα σύμφωνα με συγκεκριμένες απαιτήσεις χρήσης.
4. Σχέδιο εργαλείων
Το σχεδιαστικό σχήμα και το μέγεθος του γραναζιού έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο στην παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας του. Σχεδιαστικά ελαττώματα όπως ασύμμετρο σχήμα, κακή ομοιομορφία διατομής, κακή ακαμψία ακτίνων και ακατάλληλη τοποθέτηση των οπών διεργασίας θα αυξήσουν την παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας των γραναζιών. Επομένως, κατά το σχεδιασμό γραναζιών, συμμετρικά σχήματα, ομοιόμορφες διατομές και λογικές θέσεις οπών διεργασίας θα πρέπει να υιοθετούνται όσο το δυνατόν περισσότερο για να μειωθεί η παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας.
5. Ανομοιογένεια μικροδομής
Η μικροδομική ετερογένεια του χάλυβα είναι επίσης ένας από τους σημαντικούς παράγοντες που οδηγούν σε παραμόρφωση θερμικής επεξεργασίας του γραναζιού. Η ανομοιογενής μικροδομή περιλαμβάνει χονδρό ιστό, μεγάλο διαχωρισμό και δικτυωτό ιστό, κ.λπ. Αυτά τα ελαττώματα θα αυξήσουν τον βαθμό παραμόρφωσης κατά τη διαδικασία σβέσης. Ως εκ τούτου, κατά τη διαδικασία προετοιμασίας των υλικών γραναζιών, αυτά τα μικροδομικά ελαττώματα θα πρέπει να εξαλειφθούν όσο το δυνατόν περισσότερο για να ληφθεί μια ομοιόμορφη και λεπτή μικροδομή.
6. Οργάνωση συγκροτημάτων και διαχωρισμός
Η δομή των ζωνών και ο διαχωρισμός είναι ένα από τα κοινά ελαττώματα του χάλυβα και έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο στην παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας των γραναζιών. Η ταινιωτή δομή σχηματίζεται λόγω της ανομοιόμορφης κατανομής των στοιχείων κράματος στον χάλυβα, η οποία θα οδηγήσει σε ανομοιόμορφη κατανομή των τάσεων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σβέσης, επιδεινώνοντας έτσι την παραμόρφωση. Ο διαχωρισμός σχηματίζεται λόγω της ανακατανομής των διαλυμένων στοιχείων κατά τη διαδικασία στερεοποίησης του χάλυβα, η οποία θα οδηγήσει σε ανομοιόμορφη απόδοση του υλικού του γραναζιού, επηρεάζοντας έτσι την παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας.
7. Σχήμα μπιγιέτας συνεχούς χύτευσης
Το σχήμα του μπιγιέτας συνεχούς χύτευσης έχει επίσης κάποια επίδραση στην παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας του γραναζιού. Η παραμόρφωση θερμικής επεξεργασίας των γραναζιών που παράγονται με τετράγωνο σχήμα μπιγιέτας συνεχούς χύτευσης είναι σχετικά ομοιόμορφη, ενώ η παραμόρφωση θερμικής επεξεργασίας των γραναζιών που παράγονται με ορθογώνιο σχήμα μπιγιέτας συνεχούς χύτευσης έχει εμφανή κατευθυντικότητα. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι οι μπιγιέτες συνεχούς χύτευσης διαφορετικών σχημάτων θα παράγουν διαφορετικές κατανομές τάσεων κατά τη διαδικασία ψύξης, επηρεάζοντας έτσι την παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας.
8. Βασικό μέγεθος κόκκου
Το εγγενές μέγεθος κόκκου αναφέρεται στο μέγεθος των κόκκων του χάλυβα στην ωστενιτική κατάσταση. Όσο πιο λεπτό είναι το εγγενές μέγεθος κόκκου, η ποσότητα παραμόρφωσης μετά το σβήσιμο του γραναζιού θα μειωθεί ανάλογα. Αυτό συμβαίνει επειδή η αλλαγή όγκου του λεπτόκοκκου χάλυβα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σβέσης από ωστενίτη σε μαρτενσίτη είναι σχετικά μικρή, μειώνοντας έτσι την παραμόρφωση. Επομένως, στη διαδικασία προετοιμασίας των υλικών γραναζιών, θα πρέπει να χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο λεπτόκοκκος χάλυβας.
9. Αρχική δομή του κενού
Η αρχική δομή του ακατέργαστου γραναζιού έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στην παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας του. Εάν η αρχική δομή του τεμαχίου είναι ανομοιόμορφη, θα προκαλέσει ανομοιόμορφη κατανομή τάσης στο γρανάζι κατά τη θερμική επεξεργασία, επιδεινώνοντας έτσι την παραμόρφωση. Επομένως, κατά τη διαδικασία προετοιμασίας των ακατέργαστων γραναζιών, η ανομοιογένεια της αρχικής δομής θα πρέπει να εξαλειφθεί όσο το δυνατόν περισσότερο για να επιτευχθεί μια ομοιόμορφη και λεπτή αρχική δομή.
10. Διαδικασία σφυρηλάτησης
Η διαδικασία σφυρηλάτησης έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στην παραμόρφωση θερμικής επεξεργασίας του γραναζιού. Η πλήρης σφυρηλάτηση συμβάλλει στη μείωση της παραμόρφωσης, ειδικά στον σχηματισμό μιας λογικής μεταλλικής δομής εξορθολογισμού μετά τη σφυρηλάτηση, η οποία μπορεί να μειώσει την παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας. Η εύλογη σφυρηλάτηση μπορεί επίσης να μειώσει τον διαχωρισμό της σφυρηλατημένης μπίλιας, να κάνει τη δομή ομοιόμορφη, να βελτιώσει τη δομή της ταινίας και να βοηθήσει στη μείωση της παραμόρφωσης της θερμικής επεξεργασίας. Ωστόσο, εάν η θερμοκρασία θέρμανσης είναι ανομοιόμορφη κατά τη διαδικασία σφυρηλάτησης, ο βαθμός παραμόρφωσης είναι ανομοιόμορφος ή η τελική θερμοκρασία σφυρηλάτησης είναι υψηλή, θα προκαλέσει αύξηση της παραμόρφωσης θερμικής επεξεργασίας του γραναζιού.
11. Προπαρασκευαστική θερμική επεξεργασία
Η προκαταρκτική θερμική επεξεργασία των ακατέργαστων γραναζιών παίζει σημαντικό ρόλο στη μείωση της παραμόρφωσης της τελικής θερμικής επεξεργασίας. Όταν χρησιμοποιείται συνηθισμένη κανονικοποίηση, η παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας είναι σχετικά μεγάλη. όταν χρησιμοποιείται ισοθερμική κανονικοποίηση ή σβέση και σκλήρυνση, η παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας μπορεί να μειωθεί. Αυτό συμβαίνει επειδή η ισοθερμική κανονικοποίηση και η απόσβεση και η σκλήρυνση μπορούν να βελτιώσουν τη μικροδομή του χάλυβα, καθιστώντας τον πιο ομοιόμορφο και λεπτότερο, μειώνοντας έτσι την παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας.
12. Διαδικασία σβέσης και ψύξης
Οι διαδικασίες σβέσης και ψύξης είναι βασικοί κρίκοι στη δημιουργία παραμόρφωσης θερμικής επεξεργασίας με γρανάζια. Κατά τη διαδικασία σβέσης, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που οδηγούν σε παραμόρφωση λόγω παραγόντων όπως οι μεγάλες αλλαγές στον ειδικό όγκο του ιστού, οι υψηλές θερμοκρασίες θέρμανσης και η έντονη ψύξη. Όσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός ψύξης, τόσο πιο σοβαρή είναι η ανομοιόμορφη ψύξη και τόσο πιο σημαντική είναι η παραμόρφωση της στρέβλωσης. Επιπλέον, ο τύπος του ψυκτικού μέσου σβέσης, η απόδοση ψύξης, η σκληρυνσιμότητα κ.λπ. σχετίζονται επίσης με την παραμόρφωση. Επομένως, κατά τη διάρκεια των διεργασιών σβέσης και ψύξης, παράμετροι όπως η θερμοκρασία θέρμανσης, ο ρυθμός ψύξης και ο τύπος ψυκτικού μέσου σβέσης θα πρέπει να ελέγχονται εύλογα για να μειωθεί η παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας.
Η παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας του γραναζιού είναι αποτέλεσμα πολλών παραγόντων. Προκειμένου να μειωθεί η παραμόρφωση της θερμικής επεξεργασίας, πρέπει να ληφθούν ολοκληρωμένα μέτρα για τον έλεγχό της ξεκινώντας από την επιλογή υλικού, τον σχεδιασμό εργαλείων, τον έλεγχο μικροδομής, τη διαδικασία σφυρηλάτησης, την προκαταρκτική θερμική επεξεργασία και τις διαδικασίες σβέσης και ψύξης. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορεί να εξασφαλιστεί καλή απόδοση και ποιότητα των γραναζιών κατά τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας.
