Pengkarburan Gear: Lapisan Keras Seragam, Kawalan Herotan
Pengkarburan dan penyejukan kejut gear: keluli 20CrMnTi dipanaskan 920–950°C, kekerasan permukaan HRC 58–62, teras HRC 30–42, herotan dikawal 0.05–0.15 mm.
Teknologi pengerasan pengkarburan dan penyejukan kejut gear: kaedah teras untuk keseragaman lapisan dalam dan kawalan ubah bentuk
Kesimpulan utama: Pengkarburan dan penyejukan kejut ialah proses rawatan haba kimia paling dominan untuk komponen transmisi gear memperoleh prestasi “keras di luar, liat di dalam”. Keluli aloi rendah karbon seperti 20CrMnTi selepas pengkarburan 920–950°C + penyejukan kejut + pembajaan suhu rendah, kekerasan permukaan gigi boleh mencapai HRC 58–62, kekerasan teras kekal pada HRC 30–42, hayat keletihan meningkat 3–5 kali ganda. Keupayaan mengawal ubah bentuk rawatan haba dalam lingkungan 0.05–0.15 mm secara langsung menentukan gred ketepatan akhir gear.
1. Prinsip Proses Pengkarburan dan Penyejukan Kejut#
1.1 Definisi Proses#
Pengkarburan dan penyejukan kejut ialah proses memanaskan keluli karbon rendah (kandungan karbon 0.10%–0.25%) dalam medium kaya karbon, membenarkan atom karbon meresap ke lapisan permukaan, kemudian melalui penyejukan kejut dan pembajaan, membentuk struktur bergradien lapisan permukaan martensit karbon tinggi + teras martensit pembajaan karbon rendah.
1.2 Perbandingan Tiga Medium Pengkarburan#
| Kaedah pengkarburan | Medium | Julat suhu | Kadar pengkarburan (mm/h) | Kawalan ubah bentuk | Aplikasi |
|---|---|---|---|---|---|
| Pengkarburan gas | Propana + gas pembawa | 920–950°C | 0.15–0.35 | Pengeluaran besar-besaran, komponen pengkarburan gear | |
| Pengkarburan vakum | Asetilena | 950–1050°C | 0.25–0.50 | Gear berketepatan tinggi, gelang gear dalam | |
| Pengkarburan rendaman garam | Garam sianida | 900–930°C | 0.20–0.40 | Gear modulus kecil |
Oleh sebab tiada pengoksidaan dalaman dan ubah bentuk paling kecil, pengkarburan vakum telah menjadi penyelesaian ideal untuk gear transmisi jitu.
2. Parameter Proses Utama dan Kriteria Penilaian#
2.1 Kedalaman Lapisan Keras Berkesan (Effective Case Depth, ECD)#
| Modulus gear m (mm) | ECD disyorkan (mm) | Kaedah pengujian |
|---|---|---|
| m ≤ 3 | 0.4–0.8 | Kaedah kekerasan Vickers HV1 |
| 3 < m ≤ 6 | 0.8–1.2 | Kaedah kekerasan Vickers HV5 |
| m > 6 | 1.2–2.0 | Kaedah kekerasan Vickers HV10 |
| Kriteria penentuan: Jarak menegak dari kedudukan nilai kekerasan 550 HV ke permukaan ditakrifkan sebagai kedalaman lapisan keras berkesan. |
2.2 Faktor Kritikal Kawalan Ubah Bentuk#
- Rawatan haba pra-persediaan: Normalisasi + pembajaan suhu tinggi boleh menghapuskan tegasan pemesinan, mengurangkan ubah bentuk penyejukan kejut 30%–50%
- Suhu penyejukan kejut: 30–50°C di atas Ac3 adalah wajar; suhu terlalu tinggi meningkatkan risiko ubah bentuk
- Medium penyejukan: Minyak panas (80–120°C) menyebabkan ubah bentuk 40%–60% lebih kecil daripada minyak sejuk
- Cara pemuatan relau: Gear diletakkan tegak atau digantung dengan jig khusus, elakkan tindanan yang memberi tekanan
3. Kecacatan Biasa dan Langkah Balas#
| Jenis kecacatan | Fenomena | Punca utama | Langkah penambahbaikan |
|---|---|---|---|
| Kekerasan tidak mencukupi | Permukaan gigi < HRC 55 | Kepekatan pengkarburan terlalu rendah atau penyejukan kejut tidak mencukupi | Tingkatkan potensi karbon kepada 0.8%–1.0%C, periksa suhu minyak |
| Ubah bentuk terlalu besar | Sisihan arah gigi > 0.15 mm | Tegasan penyejukan kejut tidak sekata, elaun lebihan tidak mencukupi | Tambah proses penyepuhlindapan penghapusan tegasan, optimumkan reka bentuk blank gear |
| Dekarburisasi permukaan | Ferit muncul pada lapisan permukaan | Potensi karbon gas relau terlalu rendah atau pengedapan tidak baik | Kawal tekanan relau + kalibrasi probe oksigen secara berkala |
| Pengoksidaan dalaman | Struktur jaringan hitam sempadan butir | Atmosfera mengandungi kekotoran O₂/H₂O | Tingkatkan ketulenan gas pembawa, gunakan pengkarburan vakum |
4. Pengalaman Praktikal#
Pengalaman pertama: Dalam projek gear serong spiral modulus m=5 tertentu yang diambil oleh syarikat, pelanggan memerlukan gred ketepatan DIN 6. Selepas 3 pusingan pelarasan, akhirnya menggunakan penyelesaian pengkarburan vakum + penyejukan kejut berperingkat, jumlah ubah bentuk dikawal dalam 0.08 mm, kadar kelulusan pemeriksaan penyerahan sekali mencapai 92%. Pengalaman kedua: Menambah satu langkah penyepuhlindapan penghapusan tegasan 650°C × 2h sebelum pengkarburan dan penyejukan kejut boleh menurunkan kadar keretakan pengisaran semasa pengisaran gigi seterusnya daripada 5% kepada bawah 0.3%, dengan peningkatan kos hanya kira-kira 8 yuan (yuan)/unit. Pengalaman ketiga: Kekerapan pengujian disyorkan: sekurang-kurangnya 3 spesimen bersama relau bagi setiap relau, masing-masing digunakan untuk pemeriksaan metalografi, pengujian kecerunan kekerasan dan analisis patah. Untuk gear modulus besar, disyorkan memeriksa kekerasan permukaan gigi gigi demi gigi bagi setiap keping.
5. Rujukan#
- GB/T 9450-2005《Penentuan dan pengesahan kedalaman lapisan keras pengkarburan-penyejukan kejut bagi komponen keluli》
- AGMA 2001-D04《Panduan pengerasan permukaan gigi dan rawatan haba》
- Manual Proses Geyon Transmission — Bahagian Rawatan Haba (Bahan Dalaman)
- Ketahui lebih lanjut tentang keupayaan pemesinan jitu gear dan penyelesaian gear tersuai Nota pembelajaran harian · Geyon Transmission · 2026-07-10