Osovina zupčanika odnosi se na mehanički dio koji podržava rotirajući dio i okreće se s njim radi prijenosa trenutaka kretanja, zakretnog momenta ili savijanja. Općenito, to je oblik metalne šipke, a svaki segment može imati različit promjer. Dijelovi stroja koji vrše okretni pokret su montirani na osovinu.
Uvod
Osovina zupčanika uglavnom je podvrgnuta naizmjeničnom opterećenju, udarnom opterećenju, smicanjem i kontaktnim naprezanjem. Osovina je sklona pukotinama, a zubi su podložni habanju. Stoga jezgra osovine zupčanika treba imati određenu čvrstoću i žilavost, a ima visoku granicu zamora i višestruku otpornost na udarce. Površina također treba imati određenu tvrdoću i otpornost na habanje.
klasifikacija
Prema obliku osi, osovina se može podijeliti u dvije vrste: radilica i ravna osovina.
Prema stanju ležaja osovine, može se dalje podijeliti na:
1 osovina, koja je izložena i momentu savijanja i zakretnom momentu, najčešća je osovina u strojevima, poput osovina u različitim reduktorima.
2 vreteno, koji se koristi za podupiranje rotirajućih dijelova samo za podnošenje momenta savijanja bez prenošenja momenta, neko zakretanje vretena, kao što je osovina željezničkog vozila, itd., Neki se vreteno ne okreće, poput osovine koja podržava remenicu ,
3 pogonska osovina, koja se uglavnom koristi za prijenos okretnog momenta bez momenta savijanja, poput duge optičke osi u mehanizmu za pomicanje dizalice, pogonske osovine automobila i tako dalje.
dizajn
Korištenje vratila zupčanika kod dizajna uglavnom nije sljedeće:
1. Osovina zupčanika općenito je mali zupčanik (zupčanik s malim brojem zuba)
2, osovina zupčanika općenito je pri visokoj razini brzine (to jest, niskoj razini okretnog momenta)
3. Zupčanice se rijetko koriste kao stupanj prijenosa za prijenos. Oni su općenito zupčani prijenosnici. Prvo, zato što su velike brzine, njihova velika brzina nije pogodna za pomicanje klizanja.
4. Osovina zupčanika je kombinacija osovine i zupčanika. No, u dizajnu bi se dužina osovine trebala što skratiti. Ako je predugo, nije pogodno za gornji stroj za kuhanje. Drugo, nosač osovine je predug, što čini osovinu debljom. Povećajte mehaničku čvrstoću (kao što je krutost, otklon, otpor na savijanje itd.)
Izbor materijala
Materijal treba imati dobra mehanička svojstva, a čelik 42CrMo često je podvrgnut normalizaciji, gašenju i kaljenju, indukcijskom gašenju grijanja i kaljenju na niskim temperaturama radi postizanja traženih svojstava. Čelik 42CrMo je čelik ultra visoke čvrstoće visoke čvrstoće i žilavosti, dobre otvrdljivosti, bez očite lomljivosti, visoke granice zamora i višestruke otpornosti na udar nakon gašenja i kaljenja te dobre otpornosti na niske temperature. Čelik je pogodan za izradu velikih i srednjih plastičnih kalupa koji zahtijevaju određenu čvrstoću i čvrstinu. 42CrMo je čelik od legure ugljika. Preliminarna toplinska obrada se normalizira. Glavna svrha je postići određenu tvrdoću i optimizirati unutarnju strukturu i strukturu, olakšati rezanje gredice i pripremiti se za gašenje i kaljenje. Svrha gašenja i kaljenja je poboljšati ukupna mehanička svojstva zupčanika osovine valjaka. Intenzivno zagrijavanje indukcijske grijaće srednje frekvencije postiže da površina dijela dobije visoku tvrdoću i otpornost na habanje, dok jezgra i dalje održava određenu čvrstoću i visoku plastičnost i žilavost.
42CrMo je legirani čelik za zahtjevne osovine i konstrukcijske dijelove
Legirajući element Cr, Mo sadržan u čeliku 42CrMo. Među njima, krom može povećati stvrdnjavanje čelika i ima učinak sekundarnog otvrdnjavanja. Može poboljšati tvrdoću i otpornost na habanje čelika visokog ugljika, a da čelik ne postane krhki; kada sadržaj prelazi 12%. Čelik ima dobru visoku temperaturnu oksidacijsku otpornost i koroziju otpornu na oksidaciju. Također povećava toplinsku čvrstoću čelika, koji je glavni legirajući čelik od nehrđajućeg čelika otpornog na kiseline i topline. Glavna uloga kroma u kaljenom i kaljenom konstrukcijskom čeliku je u poboljšanju očvršćivanja. Čelik ima dobra sveobuhvatna mehanička svojstva nakon gašenja i kaljenja, a karbidi koji sadrže krom mogu se formirati i u karburiziranom čeliku, čime se poboljšava otpornost na habanje površine materijala. Molibden poboljšava stvrdnjavanje i toplinsku čvrstoću u čeliku. Sprječavaju krhkost tempera, povećavaju zadržavanje i prisilnu snagu te otpornost na koroziju u nekim medijima. U kaljenom i kaljenom čeliku molibden može produbiti i očvrsnuti dijelove većih dijelova i poboljšati otpornost čelika na kaljenje. Ili stabilnost temperiranja, tako da se dijelovi mogu temperirati na višim temperaturama, što učinkovitije uklanja (ili smanjuje) zaostali stres i poboljšava plastičnost. Stoga se 42CrMo u proizvodnji često koristi kao materijal zupčanika osovine valjaka. Njegova sveobuhvatna mehanička svojstva u skladu su sa zahtjevima kvalitete.
Analizom procesa toplinske obrade čelika 42CrMo i djelovanjem legirajućih elemenata, pojašnjavaju se problemi na koje treba obratiti pozornost tijekom izvođenja postupka toplinske obrade. Točno može odrediti temperaturu grijanja, vrijeme, vrijeme zadržavanja i način hlađenja. Namjera je postići odgovarajuće performanse i osigurati kvalitetu pravilnim postupkom toplinske obrade.
Tehnologija obrade
Postupak obrade osovina zupčanika (primjerice uzmite 45 čelika):
1. prazno blanking
2. grub automobil
3. Tretman gašenja i kaljenja (povećanje žilavosti zupčanika i krutosti osovine)
4. fini zubi automobila do veličine
5. Ako na osovini postoji utor, utor se najprije može obraditi.
6. hobbing
7. Ispiranje srednje frekvencije zuba (indukcija frekvencije s visokom frekvencijom gašenja), tvrdoća gašenja HRC48-58 (vrijednost specifične tvrdoće ovisi o radnim uvjetima, opterećenju i drugim faktorima)
8. brušenje zuba
9. završni pregled gotovog proizvoda
Postupak toplinske obrade
Preklapanje normaliziranog procesa procesa
Normalizacija je jednostavan i ekonomičan postupak toplinske obrade u kojem se čelik zagrijava na temperaturu iznad gornje kritične točke (AC3 ili Acm) od 40 do 60 ° C ili više, a izolacija se u potpunosti austenitizira i hladi na zraku. To mora učiniti rafiniranje zrna i raspodjelu karbida ujednačenim.
Nakon normalizacije, sub-aluminijski čelik je F + S, eutektoidni čelik je S, a hipereutektoidni čelik S + sekundarni cementit, koji se prekida.
(1). Normaliziranje temperature grijanja
Općenito, temperatura zagrijavanja hipoeutektoidnog čelika je obično 30 do 50 ° C iznad Ac3, a normalizirajuća temperatura za čelik od legure srednje ugljika obično je 50 do 100 ° C iznad Ac3, a sprej se hladi nakon određenog vremena , Način hlađenja naziva se visoka temperatura. Fazni dijagram legure željeza i ugljika prikazan je na slici 6. Raspon temperature grijanja od 42CrMo
(2). Normaliziranje vremena očuvanja topline
Vrijeme izolacije, ovaj je problem složeniji, općenito se određuje eksperimentom, ali postoji i empirijska formula: t = αKD t - vrijeme zadržavanja (min) α - koeficijent grijanja (min / mm) K - grijanje obratka je korekcijski faktor D - komad efektivne debljine (mm)
Načelo izračuna efektivne debljine komada je: debljina tankog obratka je njegova efektivna debljina; promjer duge okrugle šipke je njegova efektivna debljina; duljina kvadratnog radnog komada je njegova efektivna debljina; visina i širina pravokutnog radnog dijela su učinkovite. Debljina; efektivna debljina konusnog cilindričnog radnog komada je 2L / 3 od malog kraja (L je duljina obratka); radni komad s prolaznim otvorom ima debljinu stijenke efektivne debljine. Općenito, ugljični čelik može se izračunati prema efektivnoj debljini komada svakih 25 mm tijekom jednog sata, legirani čelik može izračunati vrijeme zadržavanja na svakih 20 mm efektivne debljine obratka, a vrijeme zagrijavanja treba biti oko 2 do 3 sata.
(3). Svrha normalizacije
Glavna svrha normalizacije je eliminiranje oštećenja kovanja, kako bi sastav bio ujednačen, tvrdoća i žilavost dobra, te poboljšala obradivost materijala i priprema materijala za gašenje i kaljenje.
Normalizacija se uglavnom koristi za čelične obrade. Uobičajena normalizacija čelika slična je žarenju, ali brzina hlađenja je malo veća, a struktura je finija. Neki čelici s malom kritičnom brzinom hlađenja (vidi gašenje) mogu se transformirati u martenzit hlađenjem u zraku. Ovaj tretman nije normalizirajuće svojstvo, već se naziva gašenje zraka. Suprotno tome, neki radni dijelovi velikog presjeka izrađeni od čelika s velikom kritičnom brzinom hlađenja ne mogu dobiti martenzit čak i ako se ugasi u vodi, a učinak gašenja je blizu normalizacije. Tvrdoća čelika nakon normalizacije veća je od tvrdoće žarenja. Pri normalizaciji nije potrebno hladiti radni komad s peći poput zagrijavanja, što zauzima kratko vrijeme peći i visoku proizvodnu učinkovitost, pa se u normalnoj proizvodnji umjesto zagrijavanja koristi normalizacija. Za čelike s niskim udjelom ugljika s udjelom ugljika manjim od 0,25%, tvrdoća koja se postiže nakon normalizacije je umjerena i lakše se reže nego usijavanje. Općenito, normalizacija se koristi za rezanje i obradu. Za čelik sa srednjim ugljikom s udjelom ugljika od 0,25 do 0,5%, može ispuniti zahtjeve rezanja nakon normalizacije. Za lagane dijelove izrađene od ove vrste čelika, normalizacija se također može koristiti kao završna toplinska obrada. Alatni čelik s visokim udjelom ugljika i čelični ležaj normalizirani su za uklanjanje mrežnih karbida u strukturi i pripremu strukture za sferoidizirajuće žarenje.
Normaliziranje procesa 42CrMo koristi se uglavnom za velike odkovine, koji se mogu upotrijebiti kao završna toplinska obrada kako bi se izbjegla velika tendencija pucanja tijekom gašenja. Obično se raspoređuju nakon proizvodnje praznih dijelova, prije rezanja ili nakon grube obrade, prije polu-dorade. Svrha normalizacije je pročišćavanje zrna, poboljšanje strukture, poboljšanje obradivosti i priprema za gašenje i završnu toplinsku obradu.
Opseg je od 850 do 900 ° C. Kad je temperatura zagrijavanja preniska, proeutektoidni ferit se ne rastvara u potpunosti i ne postiže rafiniranje zrna. Ako je temperatura zagrijavanja previsoka, zgušnjavanje zrna pogoršat će mehanička svojstva čelika, pa možemo odabrati 870 ° C.
Preklopi i kaljenje
Tretman gašenja i kaljenja: Način toplinske obrade temperiranja na visokim temperaturama nakon gašenja naziva se obrada kaljenjem i kaljenjem. Kaljenje pri visokim temperaturama odnosi se na kaljenje između 500-650 ° C. Hlađenjem i kaljenjem mogu se svojstva čelika i materijala prilagoditi u velikoj mjeri, a njegova čvrstoća, plastičnost i žilavost su dobri, te imaju dobra sveobuhvatna mehanička svojstva. Nakon gašenja i kaljenja, dobiva se kaljeni sorbit. Kaljeni sorbit nastaje pri kaljenju martenzita i može se razlikovati povećavanjem 500 ~ 600 puta pod optičkim metalografskim mikroskopom. To je karbid koji se distribuira u feritnoj matrici (uključujući Cementit) kompozitnu strukturu sferulita. To je i temperamentna struktura martenzita, mješavine ferita i granuliranog karbida. U ovom trenutku ferit u osnovi nema presušivanje ugljikom, a karbid je također stabilan karbid. Na sobnoj temperaturi je uravnotežena organizacija.
Tretman starenja: Kako bi se uklonila promjena veličine i oblika preciznih mjernih alata ili kalupa i dijelova u dugotrajnoj uporabi, radni se komad često zagrijava na 100-150 ° C nakon kaljenja na niskim temperaturama (temperatura pri niskotemperaturnom temperiranju 150- 250 ° C). , u trajanju od 5-20 sati, taj se postupak stabilizacije kvalitete preciznih dijelova naziva starenje. Posebno je važno starenje čeličnih komponenata u uvjetima niske temperature ili dinamičkog opterećenja kako bi se uklonili zaostali naponi i stabilizirala čelična struktura i veličina.
Kaljeni i kaljeni čelik ima dvije vrste ugljičnog i kaljenog čelika i legiranog čelika i kaljenog čelika. Bilo da se radi o ugljičnom čeliku ili legiranom čeliku, njegova kontrola sadržaja ugljika je stroga. Ako je sadržaj ugljika previsok, čvrstoća obratka nakon gašenja i kaljenja je visoka, ali žilavost nije dovoljna. Ako je sadržaj ugljika prenizak, žilavost se povećava, a čvrstoća je nedovoljna. Da bi se postigli dobri sveukupni učinci kaljenih dijelova, udio ugljika u pravilu se kontrolira od 0,30 do 0,50%.
Tijekom gašenja i gašenja potrebno je očistiti cijeli dio obradaka, tako da se radni komad dobiva fino nalijepljenim ugašenim martenzitom. Kaljenjem na visokoj temperaturi dobiva se mikrostruktura uglavnom sastavljena od jednoličnog kaljenog sorbita. Nemoguće je da mala tvornica provede metalografsku analizu za svaku peć. Obično se koristi samo za ispitivanje tvrdoće. To jest, tvrdoća nakon kaljenja mora dostići tvrdoću materijala za gašenje, a tvrdoću nakon kaljenja provjerava se u skladu sa zahtjevima crteža.
1). Izbor temperature gašenja.
42CrMo čelik, koji sadrži 0,42% ugljika, pripada hipoeutektoidnom čeliku, sadržaj ugljika 0,42% čelika Ac3 je 800 ° C, a zahtjev za temperaturu gašenja hipoeutektoidnog čelika je T = Ac3 + 30 ~ 50 (° C). Temperatura gašenja T = 830 ~ 850 (° C), možemo postaviti na 840 ° C.
Vrsta toplinske obrade Normaliziranje tvrdoće toplinske obrade Oko 220HBS
Temperatura grijanja ° C 870 ° C Stupanj zagrijavanja oko 300 ° C / h
Vrijeme zadržavanja 1h Stupanj hlađenja oko 20 ° C / s
2). Određivanje vremena zadržavanja za gašenje.
Prema efektivnoj duljini Φ / 2 = 80/2 = 40 mm, može se utvrditi da je vrijeme zadržavanja veće od 56 min, što je 1h kako bi se osiguralo dobivanje idealnog tkiva.
3). Odredite medij za gašenje.
Prema zahtjevima dijelova, prema slici 7, može se vidjeti da je tvrdoća jezgre nakon gašenja veća od HRC23, a udaljenost do vodeno hlađenog kraja manja od 33 mm. Udaljenost natapanja vode manja od 33 mm može se naći na slici 8. To je 87 mm, što udovoljava zahtjevima (čelik 42CrMo ima veliku otvrdnjavost, pa gašenje ulja treba odabrati što je više moguće kako bi se povećala stabilnost austenita).
4). Odredite temperaturu kaljenja.
Krivulje različitog sadržaja ugljika i temperature temperiranja („Toplinska obrada čelika“ Hu Guangli, Xie Xiwen Northwestern Polytechnic University Press.) Pronađite krivulju s udjelom ugljika od 0,4 ~ 0,5%, a zatim pronađite HRC na ordinati. 35 ~ 40, uzimajući srednju vrijednost 36, točka gdje se krivulja siječe je temperatura grijanja, oko 480 ° C
5). Odredite vrijeme zadržavanja kaljenja.
Pošto je vrijeme zadržavanja kaljenja 480 ° C, prema empirijskoj formuli, vrijeme zadržavanja kaljenja je oko 1 do 1,5 h. Nakon kaljenja može se hladiti zrakom.
6). Svrha gašenja i kaljenja.
Kaljenje i kaljenje čini da radni komad ima izvrsna sveobuhvatna mehanička svojstva, odnosno pravilnu kombinaciju velike čvrstoće i visoke žilavosti, a također može poboljšati određenu otpornost na habanje kako bi se osigurao dugotrajan i nesmetan rad dijelova.
Gašenje indukcijskim grijanjem savijanjem
Indukcijsko kaljenje, tj. Indukcijsko grijanje, koristi elektromagnetsku indukciju za stvaranje vrtložnih struja u radnom komadu za zagrijavanje obratka. Srednja frekvencija, frekvencija 1000 HZ za rafiniranje, visoka frekvencija, za gašenje metalne površine, žarenje, srednja frekvencija 2.5KCHZ za unutarnje kondicioniranje tkiva, vruće pečenje i tako dalje.
Brzina zagrijavanja indukcijskim gašenjem je brza, kvaliteta gašenja je dobra, a tvrdoća gašenja veća je od one opće gašenja, čime se dobiva izuzetno fini martenzit, a dubina očvrslog sloja je lako kontrolirati, a lako je realizirati mehanizaciju i automatizaciju.
Načelo gašenja indukcijskim zagrijavanjem je da elektromagnetska indukcija proizvodi induciranu struju iste frekvencije, tj. Vrtložnu struju. Raspodjela vrtložnih struja na poprečnom presjeku obratka nije jednolična, jezgra je gotovo jednaka nuli, a površinska gustoća struje izuzetno je velika, što se naziva i "efekt kože". Što je veća frekvencija, tanji je površinski sloj s najvećom gustoćom struje. Oslanjajući se na ovu struju i otpor samog komada, površina radnog komada brzo se zagrijava do temperature gašenja, dok je temperatura jezgre još uvijek blizu sobne temperature, a zatim se odmah prska vodom da se ohladi površina radnog komada.
