Pengarburan & Pelindapkejutan Gear: Kawalan Parameter
Kawalan suhu karburizing 920-950°C, potensi karbon 0.75-1.05%C, suhu pelindapkejutan 820-860°C dan tempering 160-200°C untuk cegah kecacatan gear.
Pengkarbonan & Pengkuenan Gear: Prinsip, Kawalan Parameter, dan Pencegahan Kecacatan
Kesimpulan Utama: Pengkarbonan dan pengkuenan ialah proses rawatan haba paling kritikal dan paling meluas digunakan untuk gear. Ia mencapai kekerasan permukaan yang tinggi iaitu 58–62 HRC dengan rintangan haus yang sangat baik sambil mengekalkan teras yang liat pada 30–42 HRC. Kunci kejayaan terletak pada kawalan tepat empat parameter: suhu pengkarbonan (920–950°C), potensi karbon (0.75–1.05%C), suhu pengkuenan (820–860°C), dan suhu pembajaan (160–200°C). Data lapangan menunjukkan lebih 80% kegagalan gear terkarbon berkait secara langsung dengan sisihan parameter proses.
1. Asas Pengkarbonan dan Pengkuenan#
Pengkarbonan dan pengkuenan ialah proses rawatan haba gabungan di mana gear dipanaskan dalam atmosfera kaya karbon melebihi suhu austenit, membolehkan atom karbon meresap ke dalam lapisan permukaan, diikuti dengan penyejukan cepat (pengkuenan) untuk membentuk struktur martensit karbon tinggi.
Definisi: Pengkarbonan ialah proses pengerasan permukaan termokimia yang mengubah komposisi kimia lapisan permukaan gear (meningkatkan kandungan karbon daripada 0.15–0.25%C dalam teras kepada 0.70–1.05%C pada permukaan) dan kemudian mengeraskannya melalui pengkuenan.
Tiga Peringkat Proses#
- Peringkat penguraian: Media pengkarbonan (gas asli, propana, atau minyak tanah) terurai pada suhu tinggi untuk menghasilkan atom karbon aktif
- Peringkat penjerapan: Atom karbon aktif diserap oleh austenit pada permukaan gear
- Peringkat resapan: Atom karbon meresap dari permukaan ke dalam, membentuk kecerunan kepekatan
2. Parameter Proses Utama dan Kesannya#
| Parameter | Julat Biasa | Kesan terhadap Prestasi Gear | Ketepatan Disyorkan |
|---|---|---|---|
| Suhu pengkarbonan | 920–950°C | +10°C meningkatkan kadar resapan ~20%, tetapi meningkatkan risiko pertumbuhan butiran | ±5°C |
| Potensi karbon | 0.75–1.05%C | CP lebih tinggi mempercepatkan pengkarbonan tetapi berisiko pembentukan karbida rangkaian | ±0.05%C |
| Suhu pengkuenan | 820–860°C | Mempengaruhi isipadu austenit sisa dan morfologi martensit | ±10°C |
| Suhu pembajaan | 160–200°C | Setiap +10°C mengurangkan kekerasan sebanyak ~1–2 HRC | ±5°C |
| Kedalaman lapisan | 0.3–1.5 mm | Rintangan kelesuan sentuhan meningkat dengan kedalaman yang lebih besar | ±0.1mm |
Analisis Korelasi Parameter#
Hubungan antara potensi karbon dan kedalaman lapisan adalah tidak linear. Pada 920°C:
- Fasa penggalakan (CP 1.05%C): kadar penembusan ~0.15–0.20 mm/h
- Fasa resapan (CP 0.80%C): kadar penembusan ~0.10–0.12 mm/h
Petua kejuruteraan: Kedalaman lapisan ≈ K × √t, dengan K = pekali suhu (K≈0.45 pada 920°C) dan t = masa penggalakan dalam jam.
3. Jenis Proses Biasa#
Kaedah Pengkarbonan yang Biasa Digunakan#
- Pengkarbonan Gas (paling biasa)
- Media: Propana + gas pembawa (gas metanol terurai) atau atmosfera N₂-metanol
- Ciri-ciri: Kawalan potensi karbon cemerlang, sesuai untuk pengeluaran kelompok
- Bahagian penggunaan tertinggi dalam sistem pemacu gear ketepatan
- Pengkarbonan Vakum
- Media: Asetilena atau etilena
- Ciri-ciri: Sifar pengoksidaan dalaman, ideal untuk gear berkualiti tinggi
- Paling sesuai untuk pembuatan gear tersuai
- Pengkarbonan Mandian Garam
- Media: Garam sianida
- Ciri-ciri: Kelajuan pengkarbonan pantas tetapi kebimbangan alam sekitar yang ketara; sedang dihapuskan secara berperingkat
4. Kecacatan Biasa dan Pencegahan#
4.1 Kedalaman Kes Tidak Betul (terlalu dalam atau terlalu cetek)#
- Punca: Sisihan kawalan masa/suhu atau potensi karbon tidak stabil
- Penyelesaian: Kawalan gelung tertutup dengan probe oksigen + pengawal karbon; penentukuran foil berkala
4.2 Karbida Jaringan#
- Punca: Potensi karbon terlalu tinggi (>1.10%C) atau masa resapan tidak mencukupi
- Penyelesaian: Kekalkan CP fasa penggalak ≤ 1.05%C; peruntukkan masa resapan yang mencukupi
4.3 Pengoksidaan Dalaman#
- Punca: Kandungan oksigen tinggi dalam atmosfera relau (kawalan titik embun yang tidak betul)
- Penyelesaian: Kekalkan titik embun relau ≤ −30°C; gunakan gas nitrogen ketulenan tinggi
4.4 Distorsi Berlebihan#
- Punca: Penyejukan pelindapkejutan tidak sekata atau reka bentuk gear tidak simetri
- Penyelesaian: Optimumkan reka bentuk lekapan; gunakan komponen aci ketepatan proses pelindapkejutan tekan
4.5 Kekerasan Tidak Mencukupi#
- Punca: Suhu pelindapkejutan rendah atau kadar penyejukan tidak mencukupi
- Penyelesaian: Periksa suhu minyak pelindapkejutan (60–80°C) dan sistem pengadukan
5. Piawaian Pemeriksaan Kualiti#
| Item Pemeriksaan | Kaedah Piawai | Kriteria Penerimaan |
|---|---|---|
| Kedalaman lapisan | GB/T 9450 / ISO 2639 | Kedalaman lapisan berkesan (CHD) |
| Kekerasan permukaan | GB/T 230.1 / ISO 6508 | 58–62 HRC |
| Kekerasan teras | GB/T 230.1 | 30–42 HRC |
| Mikrostruktur | GB/T 25744 / ISO 6336-5 | Martensit + austenit sisa sedikit |
| Herotan | Pengukuran CMM | Mengikut gred ketepatan gear |
| Kandungan karbon permukaan | EPMA / spektroskopi | 0.70–1.05%C |
Kawalan ketepatan dalam pengarbonan gear mesti disepadukan dengan aliran kerja keseluruhan proses pemesinan gear .
Pandangan Praktikal#
- Jangan sekali-kali melangkau penentukuran potensi karbon: Prob oksigen mengumpul mendapan karbon dari semasa ke semasa, menyebabkan hanyutan bacaan. Tentukur dengan stok shim setiap minggu; betulkan segera jika sisihan melebihi ±0.05%C.
- Urus usia minyak pelindapkejutan: Selepas 6 bulan atau 100+ tan pengeluaran, ciri penyejukan minyak pelindapkejutan merosot. Uji lengkung penyejukan setiap suku tahun.
- Teknik pemuatan penting: Kekalkan jarak ≥10mm antara gear untuk peredaran atmosfera seragam. Letakkan gear besar di tengah relau, bukan berhampiran bahagian kipas.
- Langkah pra-pengoksidaan: Pra-pengoksidaan selama 30–60 minit pada 450–550°C sebelum pengarbonan meningkatkan keseragaman lapisan secara signifikan dan mengurangkan risiko pengoksidaan dalaman.
Rujukan#
- GB/T 9450-2018 — Penentuan dan pengesahan kedalaman lapisan terkarbon keras untuk bahagian keluli
- ISO 6336-5:2016 — Pengiraan kapasiti beban gear taji dan heliks — Bahagian 5: Kekuatan dan kualiti bahan
- “Manual Piawaian Proses Rawatan Haba Gear” (China Machine Press)
- Pangkalan data proses dalaman Geyontech (edisi 2025)
Lampiran: Data Proses Tambahan Disatukan (digabungkan daripada artikel pendua)#
Jadual dan rajah di bawah disalin secara kata demi kata daripada artikel-artikel topik sama yang diduplikasi (id lama 29, 35, 38, 41, 42, 43, 46). Nombor, unit, penamaan gred dan nombor standard tidak diubah.
A1. Perbandingan Tiga Media Pengkarburan (dari id lama 29)#
| Kaedah | Medium | Julat Suhu | Kadar Penyusupan (mm/h) | Kawalan Herotan | Aplikasi |
|---|---|---|---|---|---|
| Pengkarburan Gas | Propana + gas pembawa | 920–950°C | 0.15–0.35 | Pengeluaran kelompok, perkhidmatan pengkarburan gear | |
| Pengkarburan Vakum | Asetilena | 950–1050°C | 0.25–0.50 | Gear berketepatan tinggi, cincin dalaman | |
| Pengkarburan Mandi Garam | Garam sianida | 900–930°C | 0.20–0.40 | Gear modul kecil |
A2. Kedalaman Kes Efektif (ECD) vs. Modul Gear (dari id lama 29)#
| Modul Gear m (mm) | ECD Disyorkan (mm) | Kaedah Pemeriksaan |
|---|---|---|
| m ≤ 3 | 0.4–0.8 | Kekerasan Vickers HV1 |
| 3 < m ≤ 6 | 0.8–1.2 | Kekerasan Vickers HV5 |
| m > 6 | 1.2–2.0 | Kekerasan Vickers HV10 |
A3. Faktor Utama yang Mengawal Herotan (dari id lama 29)#
2.2 Faktor yang Mengawal Herotan#
- Pra-rawat panas: Penormalan + pembajaan suhu tinggi mengurangkan tegasan pemesinan dan menurunkan herotan pengejutan sebanyak 30%–50%
- Suhu pengejutan: 30–50°C di atas Ac3 adalah optimum; suhu yang lebih tinggi meningkatkan risiko herotan
- Medium pengejutan: Minyak panas (80–120°C) menghasilkan 40%–60% kurang herotan daripada minyak sejuk
- Pemuatan relau: Gear disusun secara menegak atau digantung pada lekapan khas; elakkan penyusunan bertindih
A4. Data Pengalaman Lantai Kilang (dari id lama 29)#
Petua 1: Dalam projek gear serong spiral m=5 baru-baru ini untuk pelanggan yang memerlukan ketepatan DIN 6, kami menggunakan pengkarburan vakum + martempering. Selepas tiga pusingan penalaan proses, herotan dikawal dalam 0.08 mm, dengan hasil pemeriksaan lulus pertama sebanyak 92%.
A5. Proses Tiga Fasa: Bahagian Masa & Kadar Pemanasan (dari id lama 35)#
| Fasa | Julat Suhu | Bahagian Masa | Parameter Utama |
|---|---|---|---|
| Pemanasan/Penyamaan | 850-930°C | 15-20% | Kadar pemanasan ≤100°C/h |
| Peningkatan (Pengkarbonan) | 920-950°C | 50-60% | CP 1.05-1.20%C, masa daripada formula kedalaman kes |
| Resapan | 880-920°C | 20-30% | CP dikurangkan kepada 0.80-0.95%C, penghomogenan kecerunan |
A6. Formula Kedalaman Kes & Pekali Geyontech (dari id 35 terdahulu)#
Kedalaman kes berkesan ( DS = k \times \sqrt{t} )
Data pengeluaran Geyontech:
- Pada peningkatan 920°C: DS(mm) ≈ 0.65 × √t(h)
- Pada peningkatan 940°C: DS(mm) ≈ 0.78 × √t(h)
Contoh: Untuk DS=1.2mm, 920°C memerlukan ~3.4h peningkatan; 940°C hanya memerlukan ~2.4h — tetapi setiap peningkatan 20°C meningkatkan risiko pengasaran butir dengan ketara.
A7. Media Pelindapkejutan, Pengadukan dan Kekerasan Teras mengikut Gred Keluli (dari id 35 terdahulu)#
| Gred Keluli | Medium Pelindapkejutan | Pengadukan | Kekerasan Teras | Distorsi |
|---|---|---|---|---|
| 20CrMnTi | Minyak pelindapkejutan pantas | Tinggi (1500rpm) | 35-42HRC | Sederhana |
| 20CrNi2Mo | Minyak martempering | Sederhana (800rpm) | 38-45HRC | Minimum |
| 8620H | Minyak panas (120°C) | Sederhana | 32-38HRC | Rendah |
A8. Keperluan Struktur Mikro (dari id 35 terdahulu)#
2.3 Keperluan Struktur Mikro (mengikut ISO 6336 / GB/T 3480)#
- Gred martensit: Kelas ISO 3-5 (martensit asikular halus diutamakan)
- Austenit sisa (RA): ≤15% (gear ketepatan ≤10%)
- Karbida: Tiada karbida rangkaian; karbida globular terpencil (≤2μm) dibenarkan
- Ferit teras: ≤1% (pecahan isipadu)
A9. Pengesahan CP, Rawatan Kriogenik dan Data Pra-pengoksidaan (dari id 35 terdahulu)#
4. Wawasan Praktikal#
- Pengesahan potensi karbon harian ialah keutamaan #1: Kalibrasikan prob oksigen setiap bulan dan sahkan dengan ujian karbon syim kerajang keluli (±0.05%C) setiap syif — jika tidak, semua parameter proses hilang makna.
- Rawatan kriogenik adalah penting untuk gear berketepatan tinggi: Untuk gear DS≥1.5mm, rawatan kriogenik -80°C×2h selepas pelindapkejutan mengurangkan RA daripada 15-20% turun kepada 5-8%, sangat meningkatkan kestabilan dimensi.
- Pra-pengoksidaan tidak boleh diabaikan: Pra-pengoksidaan 380-420°C×30min membentuk tapak nukleasi Fe₃O₄ pada permukaan gear, meningkatkan keseragaman pengkarbonan sebanyak 30%+.
- Kawalan herotan bermula pada bahan kosong: Keseragaman kekerasan penormalan selepas penempaan (sebaran ≤10HB) mempunyai kesan yang lebih besar terhadap herotan akhir daripada proses pengkarbonan itu sendiri.
A10. Petua Praktikal Kedalaman Kes (d = 0.1~0.2 × mn) (daripada id terdahulu 38)#
Petua Praktikal Pemilihan Kedalaman Kes#
$$d = (0.1 \sim 0.2) \times m_n$$
Di mana (d) = kedalaman kes berkesan (mm) dan (m_n) = modul normal gear (mm). Contoh: untuk gear modul 4, kedalaman kes yang disyorkan ialah 0.4–0.8 mm.
A11. Perbandingan Proses Pengkarbonan (termasuk pengkarbonan plasma) (daripada id terdahulu 38)#
| Proses | Suhu | Kawalan Karbon | Herotan | Saiz Kelompok | Kegunaan Biasa |
|---|---|---|---|---|---|
| Pengkarbonan gas (relau pit) | 920–950°C | ±0.05% C | Sederhana | Kecil–sederhana | Gear modul kecil–sederhana |
| Pengkarbonan vakum tekanan rendah | 900–1050°C | ±0.02% C | Cemerlang | Pelbagai jenis | Gear transmisi berketepatan tinggi |
| Pengkarbonan rendaman garam | 900–950°C | ±0.08% C | Lemah | Bahagian mudah kelompok besar | Aplikasi berketepatan rendah |
| Pengkarbonan plasma/ion | 850–950°C | ±0.03% C | Cemerlang | Kelompok tunggal/kecil | Gear aeroangkasa |
A12. Parameter Marquenching yang Disyorkan (daripada id terdahulu 38)#
| Langkah | Julat Suhu | Masa Tahan | Tujuan |
|---|---|---|---|
| 1. Pengautenitan | 920–950°C | 30–60 min | Austenit seragam |
| 2. Pelindapkejutan minyak panas | 150–200°C | 5–15 min | Penyamaan suhu |
| 3. Sejukkan udara ke suhu bilik | — | — | Transformasi martensit |
| 4. Pembajaan | 160–200°C | 2–4 h | Pelepasan tegasan + penstabilan struktur |
A13. Penempatan Relau dan Alat Simulasi (daripada id terdahulu 38)#
- Gigi menghadap ke atas: Aliran gas lebih baik ke kawasan akar, tetapi aliran minyak lebih lemah semasa pelindapkejutan
- Gigi menghadap ke bawah (digantung): Pelindapkejutan lebih seragam, tetapi memerlukan potensi karbon awal yang lebih tinggi
A14. Segi Tiga Parameter Proses Kritikal (dari id terdahulu 38)#
| Parameter | Julat Biasa | Kesan terhadap Prestasi Gear |
|---|---|---|
| Kedalaman Kes Efektif (CHD) | 0.3–2.5 mm | Terlalu cetek → pengelupasan keletihan sentuhan; terlalu dalam → keliatan hentaman berkurang |
| Kepekatan karbon permukaan | 0.7%–1.0% C | Terlalu rendah → kekerasan tidak mencukupi; terlalu tinggi → austenit sisa, rintangan haus lebih rendah |
| Suhu pelindapkejutan | 800–860°C (pelindapkejutan terus) | Mempengaruhi morfologi martensit dan taburan tegasan baki |
| Suhu pembajaan | 160–200°C | Melegakan tegasan, menstabilkan mikrostruktur, mengekalkan kekerasan tinggi |
A15. Jadual Modul–CHD–Masa Pengkarburan dan Formula Empirikal (dari id terdahulu 41)#
| Modul Gear m (mm) | Kedalaman Kes Efektif CHD (mm) | Masa Pengkarburan Disyorkan (h) |
|---|---|---|
| 3 ~ 5 | 0.8 ~ 1.2 | 6 ~ 9 |
| 5 ~ 8 | 1.2 ~ 1.8 | 9 ~ 14 |
| 8 ~ 12 | 1.8 ~ 2.5 | 14 ~ 20 |
| 12 ~ 18 | 2.5 ~ 3.5 | 20 ~ 30 |
Formula empirikal untuk had bawah: CHD ≈ 0.2 × (Modul + 1).
A16. Suhu Pelindapkejutan dan Medium Penyejukan (Ac3 + 30~50°C) (dari id terdahulu 41)#
2.3 Suhu Pelindapkejutan & Kadar Penyejukan#
Suhu pelindapkejutan disyorkan: Ac3 + 30~50°C (biasanya 810~840°C). Pemilihan medium penyejukan:
- Pelindapkejutan minyak: sesuai untuk gear modul ≤ 8, distorsi terkawal
- Mandian garam / pelindapkejutan die: disyorkan untuk gear ketepatan berdinding nipis atau bersaiz besar, distorsi dikawal dalam 0.05mm
A17. Langkah Balas Kecacatan dan Amalan Pemuatan Relau (dari id terdahulu 41)#
3.1 Distorsi Berlebihan#
- Punca: pemanasan tidak sekata, kadar penyejukan berlebihan, geometri gear tidak simetri
- Langkah balas: prapanas pada 500°C selama 30 min + pelindapkejutan tekan die
3.2 Kekerasan Permukaan Tidak Mencukupi (<58HRC)#
- Punca: suhu pelindapkejutan rendah atau penyejukan tidak mencukupi
- Langkah mengatasi: periksa suhu minyak (optimum: 40~80°C), gantikan media penyejukan yang usang
3.3 Delaminasi Lapisan Keras#
- Punca: kecerunan karbon terlalu curam dalam zon peralihan
- Langkah mengatasi: lanjutkan peringkat resapan selama 1~2h untuk penurunan karbon secara beransur-ansur
4. Pengajaran Praktikal#
Pengalaman di lantai kilang Geyontech menunjukkan bahawa 60% kejayaan pengkarbonan bergantung pada susunan pemuatan relau. Meletakkan gear dengan muka gigi menghadap ke atas dan jarak seragam (≥10mm antara gear) memastikan aliran gas seragam, menghalang kecacatan biasa “lapisan keras tidak mencukupi pada akar, karbon berlebihan pada hujung.” Kami mengesyorkan ujian musnah (jejak kekerasan mikro) pada kepingan pertama untuk pengesahan proses sebelum pengeluaran kelompok.
A18. Parameter Lazim Pengkarbonan Lapisan Keras Dalam (12~50 h) (dari id terdahulu 42)#
| Parameter | Julat Disyorkan | Kesan |
|---|---|---|
| Suhu Pengkarbonan | 920–950°C | Setiap +10°C meningkatkan kadar resapan ~20% |
| Potensi Karbon | Penggalak: 1.0–1.2%C, Resap: 0.75–0.85%C | Berlebihan menyebabkan karbida rangkaian |
| Tempoh | 12–50 jam (bergantung pada kedalaman) | Kedalaman ≈ berkadar dengan √t |
| Suhu Pelindapkejutan | 820–860°C | Pelindapkejutan terus atau pelindapkejutan semula |
| Suhu Minyak Pelindapkejutan | 60–120°C | Mempengaruhi kadar transformasi martensit |
| Suhu Pembajaan | 160–200°C | Pembajaan suhu rendah melegakan tegasan |
A19. Bahan Disyorkan dan Nisbah CHD/Modul (dari id terdahulu 42)#
Gred Bahan Disyorkan:
- 18CrNiMo7-6 — bahan utama kotak gear turbin angin
- 20CrMnTi — gear transmisi umum
- 17CrNiMo6 — aplikasi hayat keletihan ultra tinggi
CHD berkesan ≈ (0.15–0.25) × modul. Untuk gear modul m=10: CHD disyorkan = 1.5–2.5mm
A20. Pampasan Pra-deformasi dan Data Gear Turbin Angin (dari id terdahulu 42)#
2.1 Pampasan Pra-Deformasi#
Menyediakan deformasi songsang semasa fasa reka bentuk ialah kaedah kawalan yang paling menjimatkan:
- Pra-pemahkotaan lead: pampasan songsang 0.01–0.05mm berdasarkan nisbah L/D
- Pampasan pengecutan ruang gigi: toleransi negatif 0.02–0.04mm untuk gear berdinding nipis
Pandangan Praktikal: Bagi salah satu gear turbin angin m=12 kami, tiga ujian percubaan menunjukkan corak deformasi lead yang “berbentuk tirus”. Dengan memperkenalkan pampasan tirus songsang 0.025mm pada peringkat pemesinan kasar, deformasi dikurangkan daripada 0.06mm kepada 0.015mm.
A21. Pemilihan Medium Pelindapkejutan dan Risiko Distorsi (dari id terdahulu 42)#
| Medium | Julat Suhu | Kadar Penyejukan | Risiko Distorsi | Terbaik Untuk |
|---|---|---|---|---|
| Minyak Pelindapkejutan Konvensional | 60–80°C | Sederhana | Sederhana | Modul ≤8, gear piawai |
| Minyak Martemper | 100–120°C | Lebih Perlahan | Rendah | Gear transmisi ketepatan tinggi |
| Gas Tekanan Tinggi Vakum | Ambien | Boleh Dikawal | Minimal | Modul kecil, gear berketepatan tinggi |
| Martemper Rendaman Garam | 180–220°C | Sangat perlahan | Sangat rendah | Gear ultra-ketepatan |
A22. Pengerasan Kesan Dalam, Pembajaan dan Amalan Kriogenik (dari id 42 dahulu)#
Pandangan Praktikal: Untuk gear berkarburisasi kesan dalam (CHD ≥3mm), martemper sangat disyorkan. Walaupun masa kitaran meningkat ~30%, herotan profil boleh dikurangkan lebih daripada 50%. Untuk data terikan terkumpul Geyontech daripada pengkarburisasi gear besar, lihat halaman keupayaan kami.
2.3 Kesan Pembajaan terhadap Kestabilan Dimensi#
Pembajaan suhu rendah (160–200°C) melegakan ~60% tegasan pengerasan tetapi tidak menguraikan sepenuhnya austenit sisa. Untuk gear yang memerlukan ketepatan Gred D atau lebih tinggi:
- Pembajaan ke-1: 180°C × 3j
- Pembajaan ke-2: 170°C × 4j (sejukkan ke suhu bilik antara kitaran)
- Rawatan kriogenik dalam (pilihan): −80°C × 1j untuk menghapuskan austenit sisa
A23. Metrik dan Piawaian Pemeriksaan Kesan Dalam (dari id 42 dahulu)#
| Item Pemeriksaan | Kaedah | Piawaian | Penerimaan Biasa |
|---|---|---|---|
| CHD Berkesan | Kekerasan Mikro (HV1) | ISO 2639 | CHD ≥2.0mm |
| Kekerasan Permukaan | HRC atau HV | ISO 6508 | 58–63 HRC |
| Kekerasan Teras | HRC | — | 30–42 HRC |
| Toleransi Lead | Pusat Pengukuran Gear | DIN 3962 / ISO 1328 | ≤0.02mm (Gred 6) |
| Toleransi Profil | Pusat Pengukuran Gear | DIN 3962 / ISO 1328 | ≤0.015mm (Gred 6) |
| Karbon Permukaan | Analisis lapisan demi lapisan | GB/T 9450 | 0.75–0.95%C |
| Austenit Kekal | XRD | — | ≤15% |
| Mikrostruktur | Mikroskopi optik | ISO 13284 / GB/T 25744 | Gred 1–4 (martensit + karbida halus) |
A24. Kecacatan dan Penyelesaian Biasa Deep-Case (dari id 42 dahulu)#
| Kecacatan | Punca Utama | Langkah Mengatasi |
|---|---|---|
| Karbida Rangkaian | Potensi karbon berlebihan semasa resapan | Kurangkan potensi karbon resapan kepada 0.75–0.80%C |
| Dekarburisasi Permukaan | Kawalan atmosfera lemah | Periksa probe oksigen; perlindungan metanol + N₂ |
| Penyimpangan Melebihi Toleransi | Penyejukan tidak sekata / kepekatan tegasan | Optimumkan lekapan, tambah pampasan pra-deformasi |
| Kekerasan Tidak Mencukupi | Suhu pelindapkejutan terlalu rendah | Naikkan kepada 840–860°C; periksa penuaan minyak pelindapkejutan |
A25. Parameter Peringkat Boost/Resapan/Pelindapkejutan dan Kadar Penyejukan (dari id 43 dahulu)#
| Peringkat | Julat Parameter | Petunjuk Kawalan Utama |
|---|---|---|
| Boost (Pengkayaan) | 930±10°C, CP 1.10-1.20%C | Kadar pertumbuhan kedalaman kes 0.15-0.25mm/h |
| Resapan | 920±10°C, CP 0.80-0.90%C | Kecerunan karbon licin, elakkan rangkaian sementit |
| Pelindapkejutan | 830-860°C (pelindapkejutan terus) | Kadar penyejukan > kadar martensit kritikal (~50°C/s dalam minyak) |
A26. Jadual CHD vs. Modul dengan Keperluan Kecerunan Kekerasan (dari id 43 dahulu)#
| Modul Gear (m) | CHD Disyorkan (mm) | Kecerunan Kekerasan |
|---|---|---|
| m ≤ 3 | 0.3-0.6 | Permukaan 58-62 HRC |
| 3 < m ≤ 6 | 0.6-1.2 | Zon peralihan ≤ 0.3mm |
| 6 < m ≤ 10 | 1.2-2.0 | Teras 30-42 HRC |
| m > 10 | 1.8-2.5 | Kecerunan karbon ≤ 0.10%/0.1mm |
A27. Mod Herotan dan Strategi Kawalan (dari id 43 terdahulu)#
2.2 Kawalan Herotan#
Herotan pengarbonan ialah cabaran berterusan dalam pembuatan transmisi gear ketepatan. Mod herotan biasa:
- Keovalan: Bahagian gear tidak simetri di bawah penyejukan cepat tidak sekata
- Tirus: Variasi pengecutan paksi akibat perbezaan keratan rentas sepanjang panjang gear
- Herotan profil gigi: Tegasan transformasi fasa daripada taburan karbon tidak sekata
Strategi Kawalan:
- Rawatan prapanas (penormalan + pembajaan) memperhalus struktur butiran dan menghomogenkan tegasan
- Penyejukan cepat antara kritikal (sedikit di bawah Ac3) mengurangkan tegasan terma
- Penyejukan cepat tekan atau penyejukan cepat lekapan mengekang ubah bentuk geometri
- Elaun pemesinan dengan pengisaran ketepatan seterusnya
Pandangan Praktikal: Dalam amalan pemesinan gear ketepatan kami, menambah penyepuhlindapan pelepasan tegasan pada 650°C/2h sebelum pengarbonan mengurangkan herotan gear C22 (8620) sebanyak lebih 40%. Kuncinya ialah suhu penyepuhlindapan mesti melebihi suhu rawatan haba sebelumnya (kira-kira 100°C melebihi suhu pengarbonan); jika tidak, pelepasan tegasan tidak lengkap.
A28. Item Pemeriksaan Rutin dan Kriteria Penerimaan (dari id 43 terdahulu)#
| Jenis Pemeriksaan | Kaedah | Kriteria Penerimaan |
|---|---|---|
| Kedalaman kes berkesan | Kekerasan Mikro-Vickers (HV1) | CHD ±0.1mm |
| Kekerasan permukaan | Rockwell HRC | 58-62 HRC |
| Mikrostruktur | Mikroskopi optik ×500 | Gred martensit 1-5, RA ≤ 20% |
| Kandungan karbon permukaan | Penyingkiran lapisan / OES | 0.75-0.95%C |
| Herotan gear | Pusat pengukuran gear | Runout ≤ 0.03mm, ralat lead ≤ 0.015mm |
A29. Penyelesaian Penyahkarbonan, Martensit Kasar dan Lapisan Bukan Martensit (dari id 43 terdahulu)#
3.2 Kecacatan Biasa dan Penyelesaian#
- Dekarburisasi permukaan: CP rendah atau peredaran atmosfera yang lemah → Naikkan titik set CP, periksa ketepatan prob O₂
- Martensit kasar: Suhu penyejukan berlebihan → Sahkan kalibrasi TC, turunkan sebanyak 10-15°C
- Lapisan permukaan bukan martensit: Pengoksidaan dalaman → Kawal kandungan O₂ < 50ppm
- Kekerasan teras tidak mencukupi: Kebolehkerasan rendah atau penyejukan perlahan → Tukar bahan penyejuk atau tingkatkan pengadukan
Wawasan Praktikal: Kepekatan karbon permukaan adalah parameter kawalan yang paling dipandang remeh dalam pengarbonan. Kelebihan (>1.0%C) menyebabkan pemendakan rangkaian karbida, mengurangkan secara signifikan hayat keletihan sentuhan; terlalu rendah (<0.7%C) menghasilkan kekerasan permukaan yang tidak mencukupi. Dalam projek gear tersuai kami, kami menekankan analisis karbon penyingkiran lapisan bagi setiap kelompok, digabungkan dengan pemeriksaan penuh CMM untuk herotan — memastikan kualiti penghantaran yang konsisten.
A30. Pengarbonan Vakum vs. Pengarbonan Gas (dari id sebelum ini 43)#
| Parameter | Pengarbonan Gas (GP) | Pengarbonan Vakum (Tekanan Rendah) (LP) |
|---|---|---|
| Ketepatan CP | ±0.05%C | ±0.03%C |
| Pengoksidaan permukaan | Kemungkinan IGO ringan | Hampir tiada |
| Herotan | Garis dasar | Pengurangan 30-50% |
| Masa kitaran (setiap kelompok) | 8-14h | 6-10h |
| Kos peralatan | Rendah-Sederhana | Tinggi |
A31. Tinjauan Aplikasi untuk LPVC (dari id sebelum ini 43)#
4.2 Tinjauan Aplikasi untuk LPVC#
Dengan pemacu gear tenaga baharu dan ketepatan yang menuntut hayat keletihan yang semakin tinggi, pengarbonan vakum tekanan rendah (LPVC) sedang berkembang dari aeroangkasa ke gear industri premium. Menjelang 2028, penembusan LPVC dalam gear transmisi kenderaan penumpang dijangka melebihi 35%.
A32. Jenis Herotan, Julat Tipikal dan Kesukaran Pembetulan (dari id sebelum ini 46)#
| Jenis Herotan | Julat Tipikal (mm) | Aspek Ketepatan Terjejas | Kesukaran Pembetulan |
|---|---|---|---|
| Pengecutan lubang | 0.02~0.15 | Ketepatan padanan pemasangan | Sederhana |
| Herotan profil gigi | 0.01~0.05 | Kualiti jaringan/transmisi | Tinggi |
| Sisihan pimpin/heliks | 0.02~0.08 | Taburan beban sentuhan | Tinggi |
| Larian muka/pemelengan | 0.05~0.20 | Ketepatan penempatan paksi | Rendah |
A33. Gred Keluli Pengarbonan: Kecenderungan Herotan dan Data Ms (dari id sebelum ini 46)#
| Gred Keluli | Kebolehkerasan | Kecenderungan Distorsi | Aplikasi Lazim |
|---|---|---|---|
| 20CrMnTi | Sederhana | Sederhana | Gear transmisi automotif, nisbah kos-prestasi terbaik |
| 20CrMo | Rendah-Sederhana | Rendah | Gear modul kecil hingga sederhana, bahagian sensitif distorsi |
| 17CrNiMo6 | Tinggi | Rendah | Gear tugas berat, tenaga angin & jentera pembinaan |
| 8620H | Sederhana | Sederhana | Bahagian standard eksport, kawalan jalur kebolehkerasan sempit |
A34. Wawasan Pemilihan Bahan untuk Gear Gelang Berdinding Nipis Besar (dari id 46 terdahulu)#
Wawasan Praktikal: Untuk gear gelang berdinding nipis dengan diameter >400mm, utamakan 17CrNiMo6 atau 20CrMo. Komposisi aloi mereka menghasilkan titik Ms yang lebih rendah (suhu mula martensit ~300~330°C), membolehkan relaksasi tegasan transformasi yang lebih lengkap dan kawalan distorsi kira-kira 30% lebih baik berbanding 20CrMnTi.
A35. Parameter Pengkarbonan Kritikal (Suhu, CP, Kedalaman Lapisan Keras, Penyejukan) (dari id 46 terdahulu)#
- Suhu pengkarbonan: 920~950°C, disyorkan 930±5°C
- Kawalan potensi karbon: Peringkat peningkatan 1.05~1.15%C, Peringkat resapan 0.80~0.85%C
- Pemilihan kedalaman lapisan keras: Berdasarkan modul m, disyorkan 0.15×m~0.20×m
- Kaedah penyejukan: Sejukkan dalam relau hingga 840~860°C kemudian kuen terus — mengelakkan pengaustenitan semula
A36. Pemilihan Bahan Kuen dan Kawalan Kelajuan Pengadukan (dari id 46 terdahulu)#
2.3 Kawalan Proses Kuen#
Pemilihan medium kuen secara langsung mempengaruhi kadar penyejukan dan distorsi:
- Minyak martemper (disyorkan): 80~120°C, sesuai untuk keluli gear dan keluli pengkarbonan aloi
- Minyak kuen pantas: Untuk gear geometri mudah, risiko distorsi lebih tinggi
- Austemper: 220~320°C rendaman garam, distorsi minimum tetapi masa kitaran lebih lama
Wawasan Praktikal: Kelajuan pengadukan optimum ialah 0.5~1.0m/s. Kelajuan bawah 0.3m/s menyebabkan penyejukan tidak mencukupi dan kekerasan rendah; kelajuan melebihi 1.5m/s meningkatkan ketidakseragaman penyejukan, menaikkan pengecutan lubang sebanyak 40%~60%. Sistem pengadukan kawalan VFD disyorkan untuk pelarasan berdasarkan keratan rentas gear.
A37. Reka Bentuk Elaun Distorsi dan Pampasan Pra-deformasi (dari id 46 terdahulu)#
3.1 Reka Bentuk Elaun Distorsi#
Menggunakan simulasi FEA untuk meramalkan trend distorsi, distorsi songsang dipra-mesin pada peringkat pemotongan gear. Geyontech menggunakan modul simulasi distorsi pengkarbonan-kuen berasaskan ANSYS untuk gear modul 3~6:
- Lubang: Pra-mesin elaun pengecutan 0.05~0.15mm
- Lead: Pembetulan heliks terbalik pra-mesin 0.02~0.05mm
- Ketebalan gigi: Pampaskan mengikut peta kontur simulasi herotan
3.2 Pampasan Pra-deformasi#
- Pengejutan die: Gunakan tekanan paksi semasa pengejutan menggunakan penekan pengejutan khusus — mengurangkan pemeloyotan muka sebanyak 60%~80%
- Meluruskan panas: Luruskan antara pengejutan dan pembajaan (150~200°C) untuk membetulkan sisihan lead/heliks
- Rawatan sub-sifar: Penyejukan dalam pada -80~-120°C untuk mengubah austenit sisa, meningkatkan kestabilan dimensi
A38. Kaedah Pemeriksaan Herotan dan Kadar Persampelan (dari id terdahulu 46)#
| Item Pemeriksaan | Alat | Ketepatan | Kadar Persampelan |
|---|---|---|---|
| Dimensi lubang | Tolok udara / CMM | ±0.002mm | 100% |
| Profil / lead | Pusat pengukuran gear (Klingelnberg/Gleason) | ±0.003mm | 10%~20% |
| Larian muka | Penunjuk dail | ±0.005mm | 100% |
| Kedalaman lapisan | Metalografi / Kekerasan mikro | ±0.05mm | 1~3 pcs per kelompok |
A39. Tiga Tuas Kawalan Herotan Paling Berkesan (J9≤4HRC, pengejutan gas 10~20 bar) (dari id terdahulu 46)#
Ringkasan Praktikal
Berdasarkan bertahun-tahun penjejakan lantai kilang dan iterasi proses, Geyontech mengenal pasti tiga tuas kawalan herotan paling berkesan:
- Kawalan sumber: Tetapkan julat kebolehkerasan J9≤4HRC semasa perolehan bahan untuk menghapuskan variasi antara leburan
- Keseragaman suhu: Gunakan pengkarburan vakum + pengejutan gas tekanan tinggi (10~20bar) untuk menggantikan pengkarburan atmosfera konvensional + pengejutan minyak — herotan dikurangkan sebanyak 50%+
- Reka bentuk pra-deformasi: Bina pangkalan data herotan peringkat syarikat; gunakan data sejarah untuk memandu reka bentuk gear baharu, menutup gelung reka bentuk ke pembuatan
