Ozubené kolesá sú kľúčovými komponentmi prevodov v mechanických zariadeniach a ich výkon a kvalita priamo ovplyvňujú efektivitu prevádzky a životnosť celého zariadenia. Ako dôležitý článok v procese výroby ozubených kolies zohráva tepelné spracovanie dôležitú úlohu pri zlepšovaní tvrdosti, odolnosti proti opotrebeniu a odolnosti proti únave ozubených kolies. Proces tepelného spracovania je však často sprevádzaný problémami s deformáciou ozubeného kolesa, čo ovplyvňuje nielen presnosť ozubeného kolesa, ale môže nepriaznivo ovplyvniť aj jeho pevnosť a životnosť. Tento článok podrobne rozoberie 12 hlavných faktorov deformácie ozubených kolies tepelným spracovaním s cieľom poskytnúť užitočnú referenciu pre výrobu ozubených kolies.
1. Obsah uhlíka
Obsah uhlíka je primárnym faktorom ovplyvňujúcim skreslenie prevodového tepelného spracovania. Čím vyšší je obsah uhlíka v materiáli prevodu, tým väčšie je deformačné skreslenie a skreslenie objemu vznikajúce pri kalení. Je to preto, že počas procesu kalenia ocele s vysokým obsahom uhlíka sa objem výrazne mení, keď sa austenit transformuje na martenzit, čo vedie k zvýšenému skresleniu. Preto by sa pri výbere materiálov výstroja mal obsah uhlíka primerane kontrolovať podľa špecifických požiadaviek na použitie.
2. Zliatinové prvky
Legujúce prvky majú tiež významný vplyv na deformáciu ozubenia tepelným spracovaním. Niektoré zliatinové prvky ako C, Mn, Ni, Cr, Mo atď. môžu zvýšiť kaliteľnosť, ale aj zvýšiť sklon k deformácii. Iné zliatinové prvky ako Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti atď. pomáhajú znižovať skreslenie. Je to hlavne preto, že tieto prvky môžu ovplyvniť mikroštruktúru ocele, a tým ovplyvniť rozloženie napätia a deformáciu počas tepelného spracovania.
3. Kalenie
Kaliteľnosť je dôležitým výkonnostným indexom materiálov ozubených kolies, ktorý určuje, či ozubené koleso môže získať rovnomernú martenzitovú štruktúru počas procesu kalenia. Čím vyššia je kaliteľnosť, tým väčšie je skreslenie spôsobené ozubením počas kalenia. Je to preto, že počas procesu kalenia materiálov s vysokou prekaliteľnosťou je rýchlosť transformácie austenitu na martenzit rýchla a objemová zmena je veľká, čo vedie k zvýšenému skresleniu. Preto pri výbere materiálov ozubených kolies by sa mala kaliteľnosť primerane kontrolovať podľa špecifických požiadaviek na použitie.
4. Dizajn ozubených kolies
Dizajnový tvar a veľkosť ozubeného kolesa má tiež dôležitý vplyv na jeho deformáciu tepelným spracovaním. Konštrukčné chyby, ako je asymetrický tvar, zlá rovnomernosť prierezu, slabá tuhosť lúčov a nesprávne umiestnenie procesných otvorov, zvýšia deformáciu ozubených kolies tepelným spracovaním. Preto by sa pri navrhovaní ozubených kolies mali čo najviac brať do úvahy symetrické tvary, rovnomerné prierezy a rozumné umiestnenie procesných otvorov, aby sa znížilo skreslenie tepelného spracovania.
5. Nehomogenita mikroštruktúry
Mikroštrukturálna heterogenita ocele je tiež jedným z dôležitých faktorov vedúcich k deformácii ozubenia tepelným spracovaním. Nehomogénna mikroštruktúra zahŕňa hrubé tkanivo, veľkú segregáciu a retikulárne tkanivo atď. Tieto defekty zvýšia stupeň skreslenia počas procesu kalenia. Preto by sa počas procesu prípravy materiálov ozubených kolies mali tieto mikroštrukturálne defekty čo najviac eliminovať, aby sa získala rovnomerná a jemná mikroštruktúra.
6. Organizácia a segregácia kapely
Štruktúra pásov a segregácia sú jednou z bežných chýb ocele a majú tiež významný vplyv na deformáciu ozubených kolies tepelným spracovaním. Pásiková štruktúra je vytvorená v dôsledku nerovnomerného rozloženia zliatinových prvkov v oceli, čo povedie k nerovnomernému rozloženiu napätia počas procesu kalenia, čím sa zhorší deformácia. Segregácia sa vytvára v dôsledku redistribúcie rozpustených prvkov počas procesu tuhnutia ocele, čo povedie k nerovnomernému výkonu materiálu ozubeného kolesa, čím sa ovplyvní deformácia tepelného spracovania.
7. Tvar predliatku kontinuálneho odlievania
Určitý vplyv na skreslenie tepelného spracovania ozubených kolies má aj tvar ingotu kontinuálneho liatia. Deformácia pri tepelnom spracovaní ozubených kolies vyrobených so štvorcovým tvarom predvalkov pre plynulé liatie je relatívne rovnomerná, zatiaľ čo deformácia tepelným spracovaním u ozubených kolies vyrobených s pravouhlým tvarom predvalkov pre plynulé odlievanie má zjavnú smerovosť. Je to hlavne preto, že predvalky na kontinuálne liatie rôznych tvarov budú počas procesu chladenia produkovať rôzne rozloženie napätia, čím sa ovplyvní deformácia tepelného spracovania.
8. Základná zrnitosť
Vlastná veľkosť zrna sa vzťahuje na veľkosť zŕn ocele v austenitickom stave. Čím je vnútorná veľkosť zrna jemnejšia, tým sa úmerne zníži množstvo skreslenia po kalení ozubeného kolesa. Je to preto, že objemová zmena jemnozrnnej ocele počas procesu kalenia z austenitu na martenzit je relatívne malá, čím sa znižuje skreslenie. Preto by sa v procese prípravy ozubených materiálov mala čo najviac používať jemnozrnná oceľ.
9. Pôvodná štruktúra prírezu
Pôvodná štruktúra polotovaru ozubeného kolesa má tiež dôležitý vplyv na jeho deformáciu tepelným spracovaním. Ak je pôvodná štruktúra polotovaru nerovnomerná, spôsobí to nerovnomerné rozloženie napätia v ozubenom kolese počas tepelného spracovania, čím sa zhorší deformácia. Preto by sa počas procesu prípravy polotovarov ozubených kolies mala čo najviac eliminovať nehomogenita pôvodnej štruktúry, aby sa získala jednotná a jemná pôvodná štruktúra.
10. Proces kovania
Proces kovania má tiež významný vplyv na deformáciu ozubenia tepelným spracovaním. Úplné kovanie pomáha znižovať skreslenie, najmä vytvorenie primeranej kovovej prúdovej štruktúry po kovaní, čo môže znížiť skreslenie tepelného spracovania. Rozumné kovanie môže tiež znížiť segregáciu kovaného predvalku, urobiť štruktúru jednotnou, zlepšiť štruktúru pásu a pomôcť znížiť skreslenie tepelného spracovania. Ak je však teplota ohrevu počas procesu kovania nerovnomerná, stupeň deformácie je nerovnomerný alebo je konečná teplota kovania vysoká, spôsobí to zvýšenie deformácie tepelného spracovania ozubeného kolesa.
11. Prípravné tepelné spracovanie
Predbežné tepelné spracovanie polotovarov ozubených kolies hrá dôležitú úlohu pri znižovaní deformácie konečného tepelného spracovania. Pri použití bežnej normalizácie je skreslenie tepelným spracovaním relatívne veľké; keď sa použije izotermická normalizácia alebo kalenie a popúšťanie, skreslenie tepelným spracovaním sa môže znížiť. Je to preto, že izotermická normalizácia a kalenie a popúšťanie môže zlepšiť mikroštruktúru ocele, čím sa stane rovnomernejšou a jemnejšou, čím sa zníži deformácia tepelného spracovania.
12. Proces kalenia a chladenia
Procesy kalenia a chladenia sú kľúčovými článkami pri vytváraní deformácií pri tepelnom spracovaní ozubených kolies. Počas procesu kalenia existuje veľa faktorov vedúcich k skresleniu v dôsledku faktorov, ako sú veľké zmeny špecifického objemu tkaniva, vysoké teploty zahrievania a intenzívne ochladzovanie. Čím vyššia je rýchlosť chladenia, tým vážnejšie je nerovnomerné chladenie a tým výraznejšie je skreslenie deformácie. Okrem toho so skreslením súvisí aj typ kaliaceho chladiaceho média, chladiaci výkon, kaliteľnosť atď. Preto by počas procesov kalenia a chladenia mali byť parametre, ako je teplota ohrevu, rýchlosť chladenia a typ chladiaceho média pri kalení, primerane kontrolované, aby sa znížilo skreslenie tepelného spracovania.
Skreslenie ozubeného tepelného spracovania je výsledkom viacerých faktorov. Aby sa znížilo skreslenie tepelného spracovania, mali by sa prijať komplexné opatrenia na jeho kontrolu počnúc výberom materiálu, návrhom ozubeného kolesa, kontrolou mikroštruktúry, procesom kovania, predbežným tepelným spracovaním a procesmi kalenia a chladenia. Len tak je možné zabezpečiť dobrý výkon a kvalitu ozubených kolies počas procesu tepelného spracovania.
