วิธีเลือกวัสดุเฟือง: ขอบเขตการใช้งานของ 20CrMnTi, 40Cr, 42CrMo, 17CrNiMo6

ข้อสรุปหลัก: ในการเลือกวัสดุเฟือง ต้องกำหนดเส้นทางกรรมวิธีทางความร้อนก่อน แล้วจึงกำหนดชนิดเหล็ก เฟืองความเร็วต่ำ-ปานกลาง โหลดปานกลางใช้เส้นทางอบชุบและอบคืนตัว โดย 40Cr (หลังอบคืนตัว HB 260–300) เพียงพอ ส่วน 42CrMo (HB 280–320) เก็บไว้สำหรับชิ้นส่วนรับโหลดหนักที่มีภาคตัดขนาดใหญ่; เฟืองรับโหลดหนักที่ต้องการทำให้ผิวแข็งใช้การคาร์บูไรซิ่งและชุบแข็ง โดย 20CrMnTi ผิวสามารถสูงถึง HRC 58–62 และแกนใน HRC 30–42; เฟืองความแม่นยำที่โมดูลเล็กและมีข้อกำหนดการเสียรูปเข้มงวดอาจพิจารณาใช้ 38CrMoAl ไนไตรดิ้ง ความแข็งชั้นผิวประมาณ HV 950–1100 สำหรับชิ้นงานดิบสเปกเดียวกัน ต้นทุนเหล็กคาร์บูไรซิ่งอยู่ที่ประมาณ 1.3–1.5 เท่าของเหล็กอบชุบและอบคืนตัว การเลือกวัสดุโดยแท้จริงคือการแลกต้นทุนกับอายุความล้า

1. กำหนดเส้นทางกรรมวิธีทางความร้อนก่อน วัสดุจึงจะมีความหมาย#

เกรดเหล็กเพียงอย่างเดียวไม่ได้กำหนดว่าเฟืองดีหรือไม่ดี สิ่งที่กำหนดคือเกรดเหล็ก+กรรมวิธีทางความร้อน 40Cr แท่งเดียวกัน หากผ่านการอบชุบและอบคืนตัวกับการชุบแข็งผิว จะเป็นสองเส้นทางที่ให้สมรรถนะต่างกันมากกว่าหนึ่งเท่า มีสามเส้นทางหลัก:

• การอบชุบและอบคืนตัว (Quenching and Tempering): หลังชุบแข็งแล้วอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง ได้โครงสร้างโซร์ไบต์หลังอบคืนตัว ความแข็งโดยทั่วไป HB 240–320 ให้ทั้งความแข็งแรงและความเหนียว เหมาะกับเฟืองความเร็วต่ำ-ปานกลางที่ไม่ต้องการความแข็งผิวฟันสูง
• การคาร์บูไรซิ่งและชุบแข็ง (Carburizing and Quenching): เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำผ่านการคาร์บูไรซิ่งที่ 920–950°C แล้วชุบแข็ง ผิวเป็นมาร์เทนไซต์คาร์บอนสูง ส่วนแกนในเป็นโครงสร้างเหนียวคาร์บอนต่ำ ผิวแข็ง แกนในเหนียว เหมาะกับเฟืองรับโหลดหนักที่มีความเค้นสัมผัสสูง
• การไนไตรดิ้ง (Nitriding): ให้อะตอมไนโตรเจนแพร่เข้าสู่ผิวในบรรยากาศที่มีไนโตรเจนประมาณ 500–570°C เกิดชั้นผิวแข็งไนไตรด์ อุณหภูมิกระบวนการต่ำ การเสียรูปเล็ก แต่ชั้นแข็งบาง (โดยทั่วไป 0.3–0.6 mm) เหมาะกับงานโมดูลเล็ก ต้องการความแม่นยำสูง และไม่เจียรฟันเฟือง ลำดับการเลือกวัสดุ: คำนวณความเค้นสัมผัสผิวฟันและความเค้นดัดโคนฟันก่อน เพื่อตัดสินว่าต้องทำให้ผิวแข็งหรือไม่; หากต้องทำให้แข็ง จึงเลือกจากเหล็กคาร์บูไรซิ่งและเหล็กไนไตรดิ้ง

2. ขอบเขตการใช้งานของเหล็กเฟืองที่ใช้ทั่วไปสี่ประเภท#

เหล็กอบชุบและอบคืนตัว: 40Cr และ 42CrMo#

40Cr เป็นเหล็กเฟืองอบชุบและอบคืนตัวที่ใช้ปริมาณมากในประเทศ ราคาถูก จัดหาได้ง่าย 42CrMo มีความสามารถในการชุบแข็งดีกว่า 40Cr แม้ภาคตัดใหญ่แกนในก็ชุบแข็งได้ จึงมักใช้กับเพลาเฟืองโมดูลใหญ่และเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ สำหรับเฟืองรับโหลดปานกลางที่โมดูลน้อยกว่า 8 และความกว้างฟันไม่มาก โดยทั่วไป 40Cr อบชุบและอบคืนตัวก็เพียงพอ

เหล็กคาร์บูไรซิ่ง: 20CrMnTi และ 17CrNiMo6#

20CrMnTi มีความสามารถในการชุบแข็งปานกลาง ชุบในน้ำมันก็ได้ความแข็งตามต้องการ ใช้ค่อนข้างมากในเฟืองรับโหลดหนักโมดูลเล็ก-กลางในประเทศ พบได้บ่อยในเกียร์รถยนต์และเฟืองสั่งทำ โครงการ มักพบได้บ่อย 17CrNiMo6 มีความสามารถในการชุบแข็งดีและความเหนียวแกนในสูง เหมาะกับงานที่โมดูลใหญ่และมีโหลดกระแทกชัดเจน ราคาก็แพงขึ้นหนึ่งระดับ

เหล็กไนไตรดิ้ง: 38CrMoAl#

38CrMoAl หลังไนไตรดิ้งมีความแข็งผิวสูงและเสียรูปเล็ก โดยปกติหลังไนไตรดิ้งจะไม่เจียรฟันเฟืองอีก ข้อเสียคือชั้นแข็งบาง ความสามารถต้านความล้าจากการสัมผัสมีจำกัด เมื่อโหลดผิวฟันมากจะรับไม่ไหว เงื่อนไขการใช้คือต้องคำนวณความเค้นสัมผัสให้ผ่าน

3. หากเลือกวัสดุผิด ความเสียหายจะมาถึงก่อน#

สามกรณีที่เคยพบจริง:

1. เปลี่ยน 20CrMnTi เป็น 40Cr เฟืองเอาต์พุตของเกียร์ทดรอบเกิดพิทติ้งที่ผิวฟัน หลังเดินเครื่องประมาณ 2000 ชั่วโมงเริ่มมีจุดหลุม ผิวฟัน 40Cr อบชุบและอบคืนตัว HB 285 มีความแข็งแรงความล้าจากการสัมผัสต่ำกว่าชั้นคาร์บูไรซ์ ผลลัพธ์นี้จริง ๆ อยู่ในความคาดหมาย ปัญหาอยู่ที่ตอนเลือกวัสดุในแบบไม่ได้คำนวณความเค้นสัมผัส
2. ใช้ 20CrMnTi คาร์บูไรซิ่งกับเฟืองโมดูลใหญ่ เฟืองโมดูล 12 ความกว้างฟัน 120 mm มีความแข็งแกนในเพียง HRC 25–28 ต่ำกว่าที่กำหนด HRC 30 ความแข็งแรงดัดโคนฟันไม่เพียงพอ ความเสี่ยงฟันหักเพิ่มขึ้น 20CrMnTi มีความสามารถในการชุบแข็งปานกลาง เมื่อภาคตัดใหญ่แกนในจะชุบไม่แข็ง ในกรณีนี้ควรเปลี่ยนเป็น 17CrNiMo6
3. 40Cr อบชุบและอบคืนตัวเท่านั้น ไม่ชุบแข็งผิว ผิวฟันสึกหรอ ผิวฟันที่ความเร็วรอบสูงและอัตราการเลื่อนสูง ความแข็งจากการอบชุบและอบคืนตัวรับการสึกหรอไม่ไหว; หลังเปลี่ยนเป็นชุบแข็งผิวความถี่สูง ความแข็งผิวฟันถึง HRC 45–52 ปัญหาการสึกหรอหายไป หากเลือกวัสดุผิด แม้กระบวนการภายหลังจะละเอียดเพียงใดก็ชดเชยกลับมาไม่ได้

4. ข้อมูลวัสดุบนแบบต้องเขียนให้ครบถ้วน#

แบบเฟืองที่ผ่านมาตรฐานหนึ่งใบ ในช่องวัสดุอย่างน้อยต้องเขียนสามอย่าง: เกรดเหล็ก, วิธีทางความร้อน, ช่วงความแข็ง หากเขียนแค่ “40Cr” โดยไม่เขียนกรรมวิธีทางความร้อน ผู้จัดหาจะทำตามความเข้าใจของตนเอง เมื่อตรวจรับจะต่างฝ่ายต่างอ้าง เวลาจัดซื้อควรกำหนดให้เหล็กมีใบรับรองคุณภาพแนบ โดยเน้นดูเลขเตาหลอม องค์ประกอบทางเคมี และโครงสร้างภาพขยายต่ำ มาตรฐานที่ใช้โดยทั่วไปคือ GB/T 3077 เหล็กเกรดเดียวกันจากโรงงานต่างกันมีช่วงความสามารถในการชุบแข็งต่างกัน สำหรับชิ้นส่วนผลิตเป็นล็อตแนะนำให้ใช้โรงงานเหล็กเดิม บทเรียนจากการปฏิบัติ: เมื่อเราดำเนินการการแปรรูปเฟืองความแม่นยำ เมื่อถึงขั้นตอนการตรวจทานและลงนามแบบ จะตรวจสอบสามเรื่อง: ความเค้นสัมผัสผิวฟันเกินค่าที่อนุญาตของวัสดุหรือไม่, ความสามารถในการชุบแข็งของขนาดภาคตัดที่สอดคล้องกับโมดูลและความกว้างฟันเพียงพอหรือไม่, ข้อกำหนดความแข็งและตำแหน่งตรวจสอบระบุชัดเจนหรือไม่ งานแก้ส่วนใหญ่ไม่ใช่ปัญหาการแปรรูป แต่เป็นปัญหาการเลือกวัสดุและการระบุข้อมูลบนแบบ ชิ้นส่วนคาร์บูไรซิ่งยึดหลักทำแท่งทดสอบ همراهเตาทุก ๆ ล็อต วัด CHD และความแข็งผิวตามจริง เก็บข้อมูลไว้ในรายงาน หากเกิดปัญหาภายหลังสามารถสืบย้อนถึงรุ่นเตาหลอมได้ หากต้องการการสนับสนุนการเลือกวัสดุสามารถดูได้ที่หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์เฟือง , หากต้องการทราบความสามารถด้านกระบวนการดูได้ที่หน้ารายละเอียดความสามารถด้านกระบวนการ . เกยังชวนฉวน (Geyon Transmission) — โซลูชันระบบส่งกำลังเฟืองความแม่นยำและงานแปรรูป | ศึกษาความสามารถด้านกระบวนการของเรา | ดูหมวดหมู่ผลิตภัณฑ์เฟือง