Cara Pilih Bahan Gear: 20CrMnTi, 40Cr, 42CrMo, 17CrNiMo6
Panduan bahan gear: tetapkan laluan rawatan haba dahulu, kemudian gred keluli. 20CrMnTi dikarburkan capai HRC 58-62; 40Cr HB 260-300 selepas Q&T.
Cara memilih bahan gear: Had penggunaan 20CrMnTi, 40Cr, 42CrMo, 17CrNiMo6
Kesimpulan utama: Untuk memilih bahan gear, tetapkan laluan rawatan haba dahulu, kemudian gred keluli. Gear beban sederhana pada kelajuan rendah-sederhana menggunakan laluan penyejukan cepat dan pembajaan; 40Cr (HB 260–300 selepas penyejukan cepat dan pembajaan) memadai, 42CrMo (HB 280–320) untuk komponen tugas berat keratan besar; gear tugas berat yang memerlukan pengerasan permukaan menggunakan pengkarbonan dan penyejukan cepat; permukaan 20CrMnTi boleh mencapai HRC 58–62, teras HRC 30–42; gear ketepatan modulus kecil dengan keperluan ubah bentuk yang ketat boleh mempertimbangkan nitridan 38CrMoAl, kekerasan lapisan permukaan sekitar HV 950–1100. Untuk kosong spesifikasi sama, kos keluli pengkarbonan adalah kira-kira 1.3–1.5 kali keluli penyejukan cepat dan pembajaan; hakikat pemilihan bahan ialah menukar kos dengan hayat lesu.
1. Tetapkan laluan rawatan haba dahulu, barulah bahan bermakna#
Gred keluli sahaja tidak menentukan baik buruk gear; gred keluli + rawatan haba yang menentukannya. Bagi 40Cr yang sama, penyejukan cepat dan pembajaan dengan pengerasan permukaan ialah dua laluan berbeza, dengan prestasi berbeza lebih daripada dua kali ganda. Tiga laluan utama:
- Rawatan penyejukan cepat dan pembajaan (Quenching and Tempering): Selepas penyejukan cepat, dibaja pada suhu tinggi untuk mendapatkan struktur sorbit terpembajaan, kekerasan biasanya HB 240–320, mengimbangi kekuatan dan keliatan, sesuai untuk gear kelajuan rendah-sederhana yang tidak memerlukan kekerasan permukaan gigi tinggi.
- Pengkarbonan dan penyejukan cepat (Carburizing and Quenching): Keluli karbon rendah dikarbonkan pada 920–950°C kemudian disejukkan cepat; lapisan permukaan martensit karbon tinggi, teras berstruktur karbon rendah yang liat; permukaan keras, teras liat, sesuai untuk gear tugas berat dengan tegasan sentuhan tinggi.
- Rawatan nitridan (Nitriding): Atom nitrogen meresap ke permukaan dalam atmosfera mengandungi nitrogen pada kira-kira 500–570°C, membentuk lapisan pengerasan nitrida. Suhu rawatan rendah, ubah bentuk kecil, tetapi lapisan pengerasan nipis (biasanya 0.3–0.6 mm), sesuai untuk modulus kecil, keperluan ketepatan tinggi dan tanpa pengisaran gigi. Urutan pemilihan bahan: Kira tegasan sentuhan permukaan gigi dan tegasan lentur akar gigi dahulu, tentukan sama ada pengerasan permukaan diperlukan; jika perlu, pilih antara keluli pengkarbonan dan keluli nitridan.
2. Had penggunaan empat jenis keluli gear yang biasa digunakan#
| Gred keluli | Rawatan haba | Kekerasan tipikal | Keadaan penggunaan | Kos relatif kosong |
|---|---|---|---|---|
| 40Cr | Penyejukan cepat dan pembajaan | HB 260–300 | Beban sederhana kelajuan rendah-sederhana, gear mesin perkakas, pengurang kelajuan am | 1.0 |
| 42CrMo | Penyejukan cepat dan pembajaan | HB 280–320 | Aci tugas berat modulus besar, gear diameter besar | 1.15 |
| 20CrMnTi | Pengkarbonan dan penyejukan cepat | Permukaan HRC 58–62, teras HRC 30–42 | Transmisi automotif, gear pengurang industri | 1.35 |
| 17CrNiMo6 | Pengkarbonan dan penyejukan cepat | Permukaan HRC 58–62, teras HRC 33–45 | Kotak gear tugas berat, pemacu utama kuasa angin | 1.8 |
| 38CrMoAl | Penyejukan cepat dan pembajaan + nitridan | Lapisan permukaan sekitar HV 950–1100 | Gear modulus kecil berketepatan tinggi dengan keperluan ubah bentuk ketat | 1.2 |
| Kos dianggarkan berdasarkan kosong spesifikasi sama, tidak termasuk rawatan haba. Wang tambahan untuk keluli pengkarbonan membeli hayat lesu sentuhan permukaan gigi—di bawah beban yang sama, keupayaan rintangan pitting permukaan gigi pengkarbonan dan penyejukan cepat biasanya satu tahap lebih tinggi daripada permukaan gigi penyejukan cepat dan pembajaan. |
Keluli penyejukan cepat dan pembajaan: 40Cr dan 42CrMo#
40Cr ialah keluli gear penyejukan cepat dan pembajaan yang banyak digunakan di dalam negara, harganya murah dan mudah diperoleh. Kebolehkerasan 42CrMo lebih baik daripada 40Cr; apabila keratan rentas besar, terasnya juga boleh dikeraskan, jadi gear aci modulus besar dan diameter besar sering menggunakannya. Untuk gear beban sederhana dengan modulus kurang daripada 8 dan lebar gigi tidak besar, 40Cr dengan penyejukan cepat dan pembajaan biasanya mencukupi.
Keluli pengkarbonan: 20CrMnTi dan 17CrNiMo6#
20CrMnTi mempunyai kebolehkerasan sederhana; penyejukan cepat dalam minyak sudah cukup untuk mencapai kekerasan yang diperlukan. Ia agak banyak digunakan untuk gear tugas berat modulus kecil dan sederhana di dalam negara, dan sangat biasa dalam transmisi automotif serta gear tersuai projek. 17CrNiMo6 mempunyai kebolehkerasan baik dan keliatan teras tinggi, sesuai untuk modulus besar dan beban hentaman yang jelas, tetapi harganya juga satu tahap lebih mahal.
Keluli nitridan: 38CrMoAl#
Selepas nitridan, 38CrMoAl mempunyai kekerasan permukaan tinggi dan ubah bentuk kecil; selepas nitridan biasanya tidak lagi mengisar gigi. Kelemahannya ialah lapisan pengerasan nipis, keupayaan menahan lesu sentuhan terhad, dan tidak mampu menampung apabila beban permukaan gigi besar. Prasyarat penggunaannya ialah tegasan sentuhan dapat dikira.
3. Jika bahan salah dipilih, kegagalan akan datang dahulu#
Tiga set kes yang pernah dilihat secara praktikal:
- 20CrMnTi ditukar kepada 40Cr. Permukaan gigi gear output pengurang kelajuan mengalami pitting; selepas kira-kira 2000 jam beroperasi, muncul bintik-bintik. Permukaan gigi 40Cr penyejukan cepat dan pembajaan pada HB 285 mempunyai kekuatan lesu sentuhan lebih rendah daripada lapisan pengkarbonan; keputusan ini sebenarnya dalam jangkaan, masalahnya ialah tegasan sentuhan tidak dikira semasa pemilihan bahan pada lukisan.
- Gear modulus besar menggunakan pengkarbonan 20CrMnTi. Untuk gear dengan modulus 12 dan lebar gigi 120 mm, kekerasan teras hanya mencapai HRC 25–28, lebih rendah daripada HRC 30 yang diperlukan; kekuatan lentur akar gigi tidak mencukupi, risiko patah gigi meningkat. 20CrMnTi mempunyai kebolehkerasan sederhana; apabila keratan rentas besar, teras tidak boleh dikeraskan, jadi situasi ini patut ditukar kepada 17CrNiMo6.
- 40Cr hanya melalui penyejukan cepat dan pembajaan tanpa pengerasan permukaan, permukaan gigi haus. Bagi permukaan gigi dengan kelajuan tinggi dan kadar gelinciran besar, kekerasan penyejukan cepat dan pembajaan tidak dapat menahan haus; selepas ditukar kepada pengerasan permukaan frekuensi tinggi, kekerasan permukaan gigi mencapai HRC 45–52 dan masalah haus hilang. Jika bahan salah dipilih, proses seterusnya walau sehalus mana pun tidak dapat memulihkannya.
4. Maklumat bahan pada lukisan mesti ditulis dengan lengkap#
Satu lukisan gear yang layak mesti menulis sekurang-kurangnya tiga perkara dalam ruangan bahan: gred keluli, kaedah rawatan haba dan julat kekerasan. Jika hanya menulis “40Cr” tanpa menulis rawatan haba, pembekal akan melakukannya mengikut fikiran sendiri, dan semasa penerimaan semua pihak akan bercakap berbeza. Semasa pembelian, minta keluli disertakan sijil kualiti; tumpukan pada nombor haba, komposisi kimia dan struktur makro; standard yang digunakan biasanya mengikut GB/T 3077. Bagi gred keluli yang sama daripada kilang keluli berbeza, jalur kebolehkerasan berbeza; untuk bahagian kelompok, disyorkan menetapkan kilang keluli. Pengalaman praktikal: Apabila kami melakukan pemprosesan gear ketepatan , kami akan menyemak tiga perkara pada peringkat pengesahan lukisan: sama ada tegasan sentuhan permukaan gigi melebihi nilai dibenarkan bahan, sama ada kebolehkerasan saiz keratan rentas yang sepadan dengan modulus dan lebar gigi mencukupi, dan sama ada keperluan kekerasan serta lokasi pemeriksaan ditulis dengan jelas. Kebanyakan kerja semula bukan masalah pemesinan, tetapi masalah pemilihan bahan dan pelabelan. Untuk komponen pengkarbonan, kami berkeras membuat bar ujian bersama relau bagi setiap kelompok, mengukur CHD dan kekerasan permukaan secara sebenar, dan menyimpan data dalam laporan supaya jika timbul masalah kemudian, ia boleh dijejaki kembali ke nombor haba. Jika perlu sokongan pemilihan bahan, lihat kategori produk gear ; untuk memahami keupayaan proses, lihat halaman keupayaan proses . Geyon Transmission — Penyelesaian pemacu gear ketepatan dan pemesinan | Ketahui keupayaan proses kami | Lihat kategori produk gear