Pengkarbonan Dalam Gear: Parameter dan Kawalan Deformasi
Pengkarbonan dalam gear untuk pemacu beban berat: CHD ≥2mm, suhu 920-950°C, potensi karbon 1.0-1.2%C, serta kawalan distorsi arah dan profil gigi.
Pengkarburan Dalam Gear: Parameter Proses dan Teknologi Utama Kawalan Distorsi
Kesimpulan utama: Pengkarburan dalam gear (kedalaman lapisan keras berkesan >2mm) ialah proses rawatan haba teras untuk gear pemacu beban berat, dengan suhu pengkarburan 920~950°C dan potensi karbon 1.0~1.2%C sebagai tetingkap parameter tipikal. Kawalan distorsi rawatan haba (toleransi arah gigi ≤0.02mm, toleransi profil gigi ≤0.015mm) bergantung kepada reka bentuk pampasan pra-deformasi + pemilihan medium pelindapkejutan + pengoptimuman sinergi proses pembajaan.
I. Asas Proses#
1.1 Apakah pengkarburan dalam?#
Pengkarburan dalam (Deep Case Carburizing) merujuk kepada proses rawatan haba pengkarburan dengan kedalaman lapisan keras berkesan (CHD, Case Hardening Depth) ≥2mm, digunakan secara meluas dalam kotak gear turbin angin, jentera pembinaan, jentera perlombongan dan senario pemacu beban berat lain. Prinsipnya ialah memasukkan atom karbon ke permukaan gear pada suhu austenitisasi untuk membentuk lapisan permukaan karbon tinggi, kemudian melalui pelindapkejutan memperoleh struktur martensit berkekerasan tinggi, manakala teras mengekalkan keliatan yang baik.
1.2 Parameter proses tipikal#
| Parameter | Julat disyorkan | Penjelasan kesan |
|---|---|---|
| Suhu pengkarburan | 920~950°C | Setiap kenaikan suhu 10°C, kadar pengkarburan meningkat kira-kira 20% |
| Potensi karbon | Peringkat pengkarburan kuat 1.0~1.2%C, peringkat resapan 0.75~0.85%C | Potensi karbon terlalu tinggi menyebabkan karbida rangkaian |
| Masa pengkarburan | 12~50 jam (bergantung keperluan kedalaman) | Kedalaman kira-kira berkadar terus dengan √t |
| Suhu pelindapkejutan | 820~860°C | Pelindapkejutan terus atau pelindapkejutan dengan pemanasan semula |
| Suhu minyak pelindapkejutan | 60~120°C | Mempengaruhi kadar transformasi martensit |
| Suhu pembajaan | 160~200°C | Pembajaan suhu rendah menghilangkan tegasan |
1.3 Kedalaman lapisan keras dan pemilihan bahan#
Sistem bahan disyorkan:
- 18CrNiMo7-6 (bahan utama kotak gear turbin angin)
- 20CrMnTi (gear pemacu am)
- 17CrNiMo6 (keperluan hayat keletihan ultra tinggi)
Kedalaman lapisan keras berkesan ≈ (0.15~0.25) × modulus, untuk gear dengan modulus m=10, CHD disyorkan=1.5~2.5mm
II. Tiga Elemen Kawalan Distorsi#
Distorsi pengkarburan dan pelindapkejutan gear ialah kecacatan rawatan haba yang paling biasa, terutamanya: distorsi arah gigi, herotan profil gigi, dan ovaliti lubang dalam yang melebihi toleransi.
2.1 Reka bentuk pampasan pra-deformasi#
Menyediakan elaun ubah bentuk balas pada peringkat reka bentuk ialah kaedah kawalan paling ekonomi:
- Jumlah pra-cembung arah gigi: tetapkan pampasan pra-deformasi 0.01~0.05mm berdasarkan nisbah panjang-diameter
- Pampasan pengecutan alur gigi: untuk gear berdinding nipis, disyorkan toleransi negatif saiz alur gigi 0.02~0.04mm Pengalaman praktikal: Gear turbin angin model tertentu kami dengan m=12, selepas tiga pusingan percubaan, didapati arah gigi mengalami ubah bentuk “kon”; akhirnya ditentukan untuk menyediakan pampasan tirus balas 0.025mm pada peringkat pemesinan kasar, jumlah distorsi menurun daripada 0.06mm kepada 0.015mm.
2.2 Kawalan medium pelindapkejutan dan lengkung penyejukan#
| Jenis medium | Suhu penggunaan | Kadar penyejukan | Kecenderungan distorsi | Senario penggunaan |
|---|---|---|---|---|
| Minyak pelindapkejutan biasa | 60~80°C | Sederhana | Sederhana | Gear sederhana modulus≤8 |
| Minyak pelindapkejutan berperingkat isoterma | 100~120°C | Lebih perlahan | Kecil | Gear pemacu tepat |
| Pelindapkejutan gas tekanan tinggi vakum | Normal | Boleh dikawal | Minimum | Gear modulus kecil, ketepatan tinggi |
| Pelindapkejutan berperingkat mandian garam | 180~220°C | Perlahan | Sangat kecil | Gear ultra tepat |
| Pengalaman praktikal: Untuk gear pengkarburan dalam (CHD≥3mm), proses pelindapkejutan berperingkat isoterma amat disyorkan; walaupun masa kitaran pengeluaran dipanjangkan kira-kira 30%, herotan profil gigi boleh dikurangkan lebih 50%. Data terikan yang disimpulkan oleh Geyon Transmission dalam proses pengkarburan gear besar boleh dirujuk di halaman keupayaan proses . |
2.3 Kesan proses pembajaan terhadap kestabilan dimensi#
Pembajaan suhu rendah (160~200°C) menghilangkan kira-kira 60% tegasan pelindapkejutan, tetapi penguraian austenit sisa tidak mencukupi. Untuk gear dengan keperluan ketepatan gred D ke atas, disyorkan:
- Pembajaan pertama: 180°C × 3h
- Pembajaan kedua: 170°C × 4h (disejukkan pada selang masa ke suhu bilik)
- Rawatan sejuk dalam (pilihan): -80°C × 1h, menghilangkan austenit sisa
III. Pemeriksaan Kualiti dan Perbandingan Standard#
3.1 Metrik pemeriksaan utama#
| Item pemeriksaan | Kaedah | Rujukan standard | Nilai kelulusan tipikal |
|---|---|---|---|
| Kedalaman lapisan keras berkesan | Kaedah 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 arah gigi | Pusat pengukuran gear | DIN 3962 / ISO 1328 | ≤0.02mm (gred 6) |
| Toleransi profil gigi | Pusat pengukuran gear | DIN 3962 / ISO 1328 | ≤0.015mm (gred 6) |
| Kandungan karbon permukaan | Analisis kimia lapisan terkupas | GB/T 9450 | 0.75~0.95%C |
| Austenit sisa | Pembelauan sinar-X | ≤15% | |
| Struktur metalografi | Mikroskop optik | ISO 13284 / GB/T 25744 | Gred 1~4 (martensit + sedikit karbida berbutir) |
3.2 Langkah menangani kecacatan biasa#
| Jenis kecacatan | Punca utama | Langkah |
|---|---|---|
| Karbida rangkaian | Potensi karbon fasa resapan terlalu tinggi | Rendahkan potensi karbon resapan kepada 0.75~0.80%C |
| Penyahkarbonan permukaan | Perlindungan atmosfera dalam relau tidak baik | Periksa probe potensi karbon, perlindungan metanol+nitrogen |
| Distorsi melebihi toleransi | Penyejukan tidak sekata/tegasan tertumpu | Optimumkan kaedah pemuatan relau, tambah pampasan pra-deformasi |
| Kekerasan tidak mencukupi | Suhu pelindapkejutan terlalu rendah | Naikkan suhu kepada 840~860°C, periksa tahap penuaan minyak pelindapkejutan |
| Pengalaman praktikal: Geyon Transmission telah lama membekalkan gear pemesinan akhir untuk sistem pemacu turbin angin; mengenai hubungan antara gred ketepatan gear dan elaun bahan kosong yang disediakan, sila rujuk Penerangan teknikal produk gear . |
IV. Bahan Rujukan#
- ISO 2639:2002 Penentuan kedalaman berkesan lapisan keras terkarbur bagi keluli
- ISO 1328-1:2013 Sistem ketepatan gear silinder
- GB/T 25744-2010 Pemeriksaan mikrostruktur metalografi komponen keluli selepas pengkarburan, pengkuenan dan pembajaan
- AGMA 2001-D04 Piawaian Bahan dan Rawatan Haba Gear
- 《Teknologi Kawalan Distorsi Rawatan Haba Gear》, China Machine Press, 2021
Artikel ini disusun berdasarkan pembelajaran harian, parameter teknikal adalah tertakluk kepada standard terkini. Jika anda memerlukan pemilihan gear transmisi atau perundingan proses, sila lawati Laman Web Rasmi Geyon Transmission . Tag: Rawatan Haba Gear · Pengkarburan Dalam · Kawalan Distorsi · Pembuatan Ketepatan