Osovina zupčanika odnosi se na mehanički dio koji podržava rotirajući dio i okreće se s njim za prijenos trenutaka pokreta, 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, smicanju i kontaktnom naprezanju. Osovina je sklona pukotinama, a zubi su podložni habanju. Stoga je jezgra osovine zupčanika potrebna za određenu čvrstoću i čvrstinu, a ima visoku granicu umora i višestruku otpornost na udarce. Podloga 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, kao što su osovine u raznim reduktorima.
2 vreteno, koji se koristi za podupiranje rotirajućih dijelova samo za podnošenje momenta savijanja bez prijenosa zakretnog momenta, neke rotacije vretena, kao što je osovina željezničkog vozila itd., Neki se vreteno ne okreće, poput osovine koja podržava kolotur .
3 pogonska osovina, koja se uglavnom koristi za prijenos obrtnog momenta bez momenta savijanja, poput duge optičke osi u mehanizmu za pomicanje dizalice, pogonske osovine automobila i tako dalje.
dizajn
U dizajnu upotreba osovine zupčanika uglavnom nije sljedeće:
1. Osovina zupčanika je obično mala brzina (zupčanik s malim brojem zuba)
2, osovina zupčanika općenito je na visokoj razini brzine (to jest, niskoj razini okretnog momenta)
3. Zupčanice se retko koriste kao zupčanik za prebacivanje. Oni su uglavnom zupčanici sa fiksnim pogonom. Prvo, zato što su velike brzine, njihova velika brzina nije pogodna za pomicanje klizanja.
4. Osovina zupčanika je kombinacija osovine i zupčanika. Međutim, pri dizajnu bi se dužina osovine trebala što kraće skratiti. Ako je predugačak, nije pogodan za gornju ploču za kuhanje. Drugo, nosač osovine je predug, što čini osovina debljom. Povećati mehaničku čvrstoću (poput krutosti, otklona, otpora savijanja itd.)
Izbor materijala
Materijal treba da ima dobra mehanička svojstva, a čelik 42CrMo često je podvrgnut normalizaciji, gašenju i kaljenju, indukcionom gašenju grijanja i kaljenju na niskim temperaturama da bi se postigli traženi performanse. 42CrMo čelik je čelik ultra visoke čvrstoće, visoke čvrstoće i žilavosti, dobre očvrsljivosti, nema očigledne krhkosti tempira, velike granice zamora i višestruke otpornosti na udarce 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 ugljenika. Preliminarna termička obrada se normalizuje. Glavna svrha je postizanje određene tvrdoće i optimizacija unutarnje strukture i strukture, olakšavanje rezanja gredice i priprema za gašenje i kaljenje. Svrha gašenja i kaljenja je poboljšati ukupna mehanička svojstva zupčanika vratila valjaonice. Intenzivno zagrijavanje indukcijske grijaće srednje frekvencije je 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, hrom može povećati stvrdnjavanje čelika i ima sekundarno očvršćivanje. 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 otpornost na oksidaciju i koroziju otpornu na oksidaciju. Povećava i toplinsku čvrstoću čelika, koji je glavni legirajući čelik od nehrđajućeg čelika otpornog na kiselinu i toplotnog čelika. 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 hrom mogu se formirati i u karburiziranom čeliku, poboljšavajući na taj način otpornost na habanje površine materijala. Molibden poboljšava stvrdnjavanje i toplinsku čvrstoću u čeliku. Sprječavaju krhkost temperature, povećavaju zadržavanje i prisilnu snagu i otpornost na koroziju u nekim medijima. U kaljenom i kaljenom čeliju molibden može produbiti i očvrsnuti dijelove većih dijelova i poboljšati otpornost na čelik. Ili stabilnost temperiranja, tako da se dijelovi mogu temperirati na višim temperaturama, čime se efikasnije uklanja (ili smanjuje) zaostali stres i poboljšava plastičnost. Stoga se 42CrMo često koristi kao materijal zupčanika osovina valjaonice u proizvodnji. 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 pažnju tijekom izvođenja postupka toplinske obrade. Može točno odrediti temperaturu grijanja, vrijeme, vrijeme zadržavanja i način hlađenja. Svrha je postizanja potrebnih performansi i osiguranja kvalitete kroz ispravan postupak toplinske obrade.
Tehnologija obrade
Proces obrade zupčastog vratila (kao primjer uzmite 45 čelika):
1. prazno blanking
2. grub automobil
3. tretman gašenja i kaljenja (povećava se žilavost zupčanika i krutost osovine)
4. fini zubi automobila do veličine
5. Ako na osovini postoji utor za prorez, ključ se može prvo obraditi.
6. kuhanje
7. Ugađanje srednje zubne površine zuba (indukcija frekvencije sa visokom frekvencijom gašenja), tvrdoća gašenja HRC48-58 (specifična vrijednost tvrdoće ovisi o radnim uvjetima, opterećenju i drugim faktorima)
8. brušenje zuba
9. završna inspekcija gotovog proizvoda
Proces 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 će učiniti rafiniranje zrna i raspodjelu karbida jednoličnim.
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 legure čelika srednje ugljika obično je 50 do 100 ° C iznad Ac3, a sprej se hladi nakon određenog vremena . Način hlađenja naziva se visoka temperatura. Dijagram faza legure željezo-ugljik prikazan je na slici 6. Raspon temperature grijanja od 42CrMo
(2). Normaliziranje vremena za očuvanje 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 radnog komada je njegova efektivna debljina; promjer duge okrugle šipke je njegova efektivna debljina; duljina kvadratnog radnog komada je njegova efektivna debljina; visina i širina pravougaone obrade su efektivne. Debljina; efektivna debljina konusnog cilindričnog radnog komada je 2L / 3 od malog kraja (L je duljina obratka); radni dio s prolaznim otvorom ima debljinu stijenke efektivne debljine. Općenito, ugljični čelik može se izračunati prema efektivnoj debljini obradaka 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 otkloniti nedostatke 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, ali 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 efekt gašenja blizu je normalizacije. Tvrdoća čelika nakon normalizacije veća je od tvrdoće žarenja. Pri normalizaciji nije potrebno hladiti obradni komad peći poput zagrijavanja, koji zauzima kratko vrijeme peći i visoku proizvodnu učinkovitost, pa se u normalnoj proizvodnji normalizacija koristi umjesto žarenja. Za čelove s niskim udjelom ugljika s udjelom ugljika manjim od 0,25%, tvrdoća koja se postiže nakon normalizacije je umjerena i lakše se reže nego žareći. Općenito, normalizacija se koristi za rezanje i obradu. Za čelik sa srednjim ugljenikom sa sadržajem ugljenika od 0,25 do 0,5%, on može udovoljiti zahtevima 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.
Normalizacija procesa 42CrMo koristi se uglavnom za velika otkovka koja se može upotrijebiti kao završna termička obrada kako bi se izbjegla velika tendencija pucanja tokom gašenja. Obično se raspoređuju nakon proizvodnje praznih dijelova, prije sečenja ili nakon grube obrade, prije polu-završne obrade. 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 zrno čišćenja zrna. Ako je temperatura zagrijavanja previsoka, grubljenje zrna će pogoršati mehanička svojstva čelika, pa možemo odabrati 870 ° C.
Savijanje i kaljenje
Tretman gašenja i kaljenja: Način toplinske obrade temperiranja na visokim temperaturama nakon gašenja naziva se tretman gašenja i kaljenja. Kaljenje na visokim temperaturama odnosi se na kaljenje između 500-650 ° C. Gašenjem i kaljenjem mogu se svojstva čelika i materijala prilagoditi u velikoj mjeri, a njegova čvrstoća, plastičnost i žilavost su dobri, te ima 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 granulitog karbida. U ovom trenutku, ferit nema suštinski zasićenost ugljikom, a karbid je također stabilan karbid. Na sobnoj temperaturi je uravnotežena organizacija.
Tretman starenja: Kako bi se eliminirala promjena veličine i oblika preciznih mjernih alata ili kalupa i dijelova u dugotrajnoj uporabi, radni komad se često zagrijava na 100-150 ° C nakon kaljenja na niskim temperaturama (temperatura pri niskotemperaturnom temperiranju 150- 250 ° C). , u trajanju od 5-20 sati, ovaj proces stabilizacije kvaliteta preciznih delova naziva se starenjem. Posebno je važno starenje čeličnih komponenti 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 ugljenom 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 ukupni učinci kaljenih dijelova, sadržaj ugljika se obično kontrolira od 0,30 do 0,50%.
Tijekom gašenja i gašenja potrebno je očistiti cijeli dio obratka, tako da se radni komad dobiva fino nalijepljenim umjerenim martenzitom. Kaljenjem na visokoj temperaturi dobiva se mikrostruktura koja je uglavnom sastavljena od ujednačenih kaljenih 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 termičke 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 56min, što je 1h kako bi se osiguralo dobivanje idealnog tkiva.
3). Odredite medij za gašenje.
Prema zahtjevima dijelova, prema slici 7, može se vidjeti kako je tvrdoća jezgre nakon gašenja veća od HRC23, a udaljenost do vodenog 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 očvrsljivost, 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 temperiranje čine da radni komad ima odlična sveobuhvatna mehanička svojstva, odnosno pravilnu kombinaciju velike čvrstoće i velike žilavosti, a može poboljšati i 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 grijanja pri indukcijskom gašenju 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 i 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 je izuzetno 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 dijela se brzo 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.
