Tandwielen zijn belangrijke transmissiecomponenten in mechanische apparatuur, en hun prestaties en kwaliteit hebben rechtstreeks invloed op de operationele efficiëntie en levensduur van de gehele apparatuur. Als belangrijke schakel in het productieproces van tandwielen speelt warmtebehandeling een belangrijke rol bij het verbeteren van de hardheid, slijtvastheid en vermoeidheidsbestendigheid van tandwielen. Het warmtebehandelingsproces gaat echter vaak gepaard met problemen met vervorming van de tandwielen, die niet alleen de nauwkeurigheid van de tandwielen beïnvloeden, maar ook de sterkte en levensduur ervan negatief kunnen beïnvloeden. In dit artikel worden de twaalf belangrijkste factoren van de vervorming door warmtebehandeling van tandwielen in detail besproken, met de bedoeling een nuttig referentiemateriaal te bieden voor de fabricage van tandwielen.
1. Koolstofgehalte
Het koolstofgehalte is de belangrijkste factor die de vervorming van de warmtebehandeling van tandwielen beïnvloedt. Hoe hoger het koolstofgehalte in het tandwielmateriaal, hoe groter de kromtrekkingsvervorming en volumevervorming die tijdens het blussen worden geproduceerd. Dit komt doordat tijdens het afschrikproces van staal met een hoog koolstofgehalte het volume sterk verandert wanneer austeniet in martensiet verandert, wat resulteert in een grotere vervorming. Daarom moet bij de selectie van tandwielmaterialen het koolstofgehalte redelijkerwijs worden gecontroleerd op basis van specifieke gebruiksvereisten.
2. Legeringselementen
Legeringselementen hebben ook een aanzienlijke invloed op de vervorming tijdens de warmtebehandeling van tandwielen. Sommige legeringselementen zoals C, Mn, Ni, Cr, Mo, etc. kunnen de hardbaarheid vergroten, maar ook de neiging tot vervorming vergroten. Andere legeringselementen zoals Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti, enz. helpen vervorming te verminderen. Dit komt vooral omdat deze elementen de microstructuur van staal kunnen beïnvloeden, waardoor de spanningsverdeling en vervorming tijdens de warmtebehandeling worden beïnvloed.
3. Hardbaarheid
Hardbaarheid is een belangrijke prestatie-index van tandwielmaterialen, die bepaalt of het tandwiel tijdens het afschrikproces een uniforme martensietstructuur kan verkrijgen. Hoe hoger de hardbaarheid, hoe groter de vervorming die door het tandwiel wordt geproduceerd tijdens het blussen. Dit komt omdat tijdens het afschrikproces van materialen met een hoge hardbaarheid de transformatiesnelheid van austeniet naar martensiet hoog is en de volumeverandering groot is, wat resulteert in verhoogde vervorming. Daarom moet bij het selecteren van tandwielmaterialen de hardbaarheid redelijkerwijs worden gecontroleerd op basis van specifieke gebruiksvereisten.
4. Tandwielontwerp
De ontwerpvorm en -grootte van het tandwiel hebben ook een belangrijke invloed op de vervorming door de warmtebehandeling. Ontwerpfouten zoals asymmetrische vorm, slechte uniformiteit in de dwarsdoorsnede, slechte spaakstijfheid en onjuiste positionering van procesgaten zullen de vervorming van tandwielen door warmtebehandeling vergroten. Daarom moeten bij het ontwerpen van tandwielen zoveel mogelijk symmetrische vormen, uniforme dwarsdoorsneden en redelijke locaties van procesgaten worden toegepast om vervorming door warmtebehandeling te verminderen.
5. Inhomogeniteit van de microstructuur
De microstructurele heterogeniteit van staal is ook een van de belangrijke factoren die leiden tot vervorming door de warmtebehandeling van tandwielen. Inhomogene microstructuur omvat grof weefsel, grote segregatie en reticulair weefsel, enz. Deze defecten zullen de mate van vervorming tijdens het uitdovingsproces vergroten. Daarom moeten deze microstructurele defecten tijdens het bereidingsproces van tandwielmaterialen zoveel mogelijk worden geëlimineerd om een uniforme en fijne microstructuur te verkrijgen.
6. Bandorganisatie en segregatie
Bandstructuur en segregatie zijn een van de meest voorkomende gebreken in staal, en ze hebben ook een aanzienlijke invloed op de vervorming door warmtebehandeling van tandwielen. De gestreepte structuur wordt gevormd als gevolg van de ongelijkmatige verdeling van legeringselementen in het staal, wat zal leiden tot een ongelijkmatige spanningsverdeling tijdens het afschrikproces, waardoor de vervorming wordt verergerd. Segregatie wordt gevormd als gevolg van de herverdeling van opgeloste elementen tijdens het stollingsproces van staal, wat zal leiden tot ongelijkmatige prestaties van het tandwielmateriaal, waardoor de vervorming van de warmtebehandeling wordt beïnvloed.
7. Vorm van continugietwerk
De vorm van de continugietstaaf heeft ook een zekere invloed op de vervorming van de warmtebehandeling van het tandwiel. De warmtebehandelingsvervorming van tandwielen geproduceerd met een vierkante continu gegoten staafvorm is relatief uniform, terwijl de warmtebehandelingsvervorming van tandwielen geproduceerd met een rechthoekige continu gegoten staafvorm een duidelijke directionaliteit heeft. Dit komt voornamelijk omdat continu gegoten knuppels met verschillende vormen tijdens het koelproces verschillende spanningsverdelingen zullen veroorzaken, waardoor de vervorming door de warmtebehandeling wordt beïnvloed.
8. Essentiële korrelgrootte
De intrinsieke korrelgrootte verwijst naar de grootte van de staalkorrels in austenitische toestand. Hoe fijner de intrinsieke korrelgrootte, de mate van vervorming na het uitdoven van de tandwielen zal dienovereenkomstig worden verminderd. Dit komt omdat de volumeverandering van fijnkorrelig staal tijdens het afschrikproces van austeniet naar martensiet relatief klein is, waardoor vervorming wordt verminderd. Daarom moet bij het bereidingsproces van tandwielmaterialen zoveel mogelijk fijnkorrelig staal worden gebruikt.
9. Originele structuur van blanco
De originele structuur van het tandwiel heeft ook een belangrijke invloed op de vervorming door de warmtebehandeling. Als de oorspronkelijke structuur van de plano ongelijkmatig is, zal dit tijdens de warmtebehandeling een ongelijkmatige spanningsverdeling in het tandwiel veroorzaken, waardoor de vervorming wordt verergerd. Daarom moet tijdens het bereidingsproces van onbewerkte tandwielen de inhomogeniteit van de originele structuur zoveel mogelijk worden geëlimineerd om een uniforme en fijne originele structuur te verkrijgen.
10. Smeedproces
Het smeedproces heeft ook een aanzienlijke invloed op de vervorming door de warmtebehandeling van tandwielen. Volledig smeden helpt vervorming te verminderen, vooral de vorming van een redelijke metalen stroomlijnstructuur na het smeden, wat vervorming door warmtebehandeling kan verminderen. Redelijk smeden kan ook de segregatie van de gesmede knuppel verminderen, de structuur uniform maken, de bandstructuur verbeteren en de vervorming door warmtebehandeling helpen verminderen. Als de verwarmingstemperatuur tijdens het smeedproces echter ongelijkmatig is, de mate van vervorming ongelijkmatig is of de uiteindelijke smeedtemperatuur hoog is, zal de vervorming van de warmtebehandeling van het tandwiel toenemen.
11. Voorbereidende warmtebehandeling
De voorbereidende warmtebehandeling van de onafgewerkte tandwielen speelt een belangrijke rol bij het verminderen van de uiteindelijke vervorming door de warmtebehandeling. Wanneer gewoon normaliseren wordt gebruikt, is de vervorming door de warmtebehandeling relatief groot; wanneer isotherm normaliseren of blussen en temperen worden gebruikt, kan de vervorming door de warmtebehandeling worden verminderd. Dit komt omdat isotherm normaliseren en afschrikken en temperen de microstructuur van staal kan verbeteren, waardoor het uniformer en fijner wordt, waardoor vervorming door warmtebehandeling wordt verminderd.
12. Afschrik- en koelproces
De afschrik- en koelprocessen zijn belangrijke schakels in het ontstaan van vervorming door warmtebehandeling van tandwielen. Tijdens het uitdovingsproces zijn er veel factoren die tot vervorming leiden als gevolg van factoren zoals grote veranderingen in het weefselspecifieke volume, hoge verwarmingstemperaturen en intense koeling. Hoe sneller de afkoelsnelheid, hoe ernstiger de ongelijkmatige koeling en hoe groter de krommingsvervorming. Bovendien houden het type afschrikkoelmedium, de koelprestaties, de hardbaarheid enz. ook verband met vervorming. Daarom moeten tijdens de afschrik- en afkoelprocessen parameters zoals verwarmingstemperatuur, afkoelsnelheid en type afschrikkoelmedium redelijk worden gecontroleerd om vervorming door warmtebehandeling te verminderen.
Vervorming door warmtebehandeling van tandwielen is het resultaat van meerdere factoren. Om vervorming door warmtebehandeling te verminderen, moeten uitgebreide maatregelen worden genomen om deze te beheersen, te beginnen met materiaalkeuze, tandwielontwerp, controle van de microstructuur, smeedproces, voorlopige warmtebehandeling en afschrik- en koelprocessen. Alleen op deze manier kunnen goede prestaties en kwaliteit van de tandwielen tijdens het warmtebehandelingsproces worden gegarandeerd.
