Kas ir lietie zobrati? Pilnīgs ceļvedis no materiālu izvēles līdz procesa optimizācijai.

Kā precīzo mašīnu detaļu ražotājs ar desmit gadu pieredzi Hansheng var jums pateikt, ka šis viedoklis ir nepareizs. Kamēr kaltie zobrati dominē automobiļu lietojumos, ne velti, lietie zobrati nodrošina vairāk nekā 80% smagās rūpniecības iekārtu visā pasaulē.

Taču realitāte ir skarba: lietā zobrata kvalitāte ir pilnībā atkarīga no procesa kontroles, kas ir aiz tā.

Ja esat iepirkumu menedžeris, mehānikas projektēšanas inženieris vai projekta vadītājs, iespējams, jūs sverat:
Vai man izvēlēties kaļamo čugunu vai čugunu?
Kā nodrošināt, ka zobrata saknē nav iekšējo poru?
Vai liešanas process var izturēt darba apstākļus ar augstu{0}}griezes momentu?

Kāpēc izvēlēties liešanu? Kad tā ir labākā izvēle?
Tālāk norādītajos trīs konkrētos scenārijos mēs ļoti iesakām piešķirt prioritāti apraidei.

Izmēru un svara ierobežojumi
Ja ir nepieciešami zobrati, kuru diametrs pārsniedz 1-2 metrus, kalšanas veidņu izmaksas kļūst pārmērīgi augstas. Lieliem lietajiem zobratiem, piemēram, lodīšu dzirnavu lielajiem zobratu gredzeniem, liešana ir praktiski vienīgā ekonomiski izdevīgā iespēja.

Sarežģītas ģeometriskas formas
Ja jūsu aprīkojuma konstrukcijai ir nepieciešamas sarežģītas tīmekļa struktūras, svaru{0}}samazinoši caurumi vai integrētas rumbas, liešana var tos tieši veidot veidnē. Šo elementu apstrāde ar cietām tērauda sagatavēm var radīt vairāk nekā 50% materiāla atkritumu.

Materiālu daudzveidība
Jūs varat ražot lietie tērauda zobratus ar īpašu nodilumizturību vai stingrību, pielāgojot sakausējuma sastāvu, turpretim šīs īpašības var nebūt sasniedzamas standarta kaltā tērauda sagatavēs.

Lietie zobrati pret kaltiem zobratiem

Piezīme. Liešana nav "sliktāka" par kalšanu -, tā ir optimizēta dažādām prasībām. Izvēlieties, pamatojoties uz jūsu īpašajiem iekraušanas apstākļiem, ražošanas apjomu un ģeometrisko sarežģītību.

Pareiza liešanas materiāla izvēle ir ļoti svarīga. Liešanas jomā mēs galvenokārt izvēlamies no trim tālāk norādītajiem materiālu veidiem.

Pelēks čuguns (ASTM A48)
Tā īpašība ir augsta trauslums, bet laba atbalstāmība. Pateicoties pārslu grafīta klātbūtnei, tam ir lieliskas triecienu absorbcijas un eļļošanas īpašības. Trūkums ir tā zemā stiepes izturība un slikta triecienizturība. Tas ir piemērots zemas-slodzes pārnesumiem, atvērtā pārnesuma transmisijai, kas ir jutīga pret troksni, un darba apstākļiem bez trieciena slodzes.

Kaļamais čuguns (ASTM A536)
Šis ir visbiežāk izmantotais materiāls mūsdienu rūpnieciskajiem pārnesumiem. Princips ietver magnija pievienošanu izkausētajam dzelzs, lai pārveidotu grafīta pārslas sfēriskās formās (mezgliņos). Tas novērš stresa koncentrācijas punktus pelēkajā čugunā.

Mēs iesakām šādas pakāpes:

80-55-06 (perlīta matrica): ideāls līdzsvars starp izturību un nodilumizturību.
100-70-03: lielāka izturība, bet palielinātas apstrādes grūtības.
"Kaļamais čuguns salīdzinājumā ar tēraudu": kaļajam čugunam ir zemākas liešanas izmaksas (zemāks kušanas punkts, mazāks saraušanās ātrums) un labāka triecienu absorbcija salīdzinājumā ar tēraudu. Ja jūsu tecēšanas robežas prasība ir mazāka par 400 MPa, kaļamais čuguns parasti ir labākā izvēle.

Lietais tērauds (ASTM A148)
tas ir metināms (atšķirībā no čuguna) un termiskās apstrādes rezultātā var sasniegt ārkārtīgi augstu cietību. Parastās kategorijas ir AISI 4140 (lietas ekvivalenta pakāpe) un 42CrMo4. To plaši izmanto kalnrūpniecības piedziņas ierīcēs, rotācijas krāsns lielos zobratu gredzenos un lieljaudas -planētu nesējos, kas bieži iztur triecienslodzes.

 

Pelēks čuguns

Kaļamais čuguns

Lietais tērauds

 

Procesa izvēle

Ne visi zobrati ir jāizmet, izmantojot vienu un to pašu metodi. Mums ir jāizvēlas atbilstošais process, pamatojoties uz zvejas rīka izmēru, daudzumu un precizitātes prasībām.

Sveķu smilšu liešana

Furāna sveķi saista smilšu daļiņas stingrā veidnē, līdz minimumam samazinot veidņu sieniņu kustību ieliešanas laikā un nodrošinot izcilu izmēru stabilitāti un zobrata gredzena koncentriskumu. Tas ir piemērots vidējiem un lieliem pārnesumiem (diametrs no 500 mm līdz 10 metriem).

Investīciju liešana (Lost Wax)

Nodrošinot gandrīz -neto-formas precizitāti, tas ir ideāli piemērots nerūsējošā tērauda zobratiem vai sarežģītiem iekšējiem spārniem, kurus ir grūti apstrādāt. Piemērots maziem, sarežģītiem pārnesumiem (<50kg)

Centrbēdzes liešana

Izkausēto metālu ielej rotējošā veidnē, kur centrbēdzes spēks spiež piemaisījumus iekšējā diametra virzienā (pēc tam tiek noņemts, apstrādājot), atstājot pie zobrata zobiem tīras, blīvas graudu struktūras. Īpaši izstrādāts gredzenveida zobratiem un diskiem.

5-Kritiskie soļi zobratu ražošanā

Rakstu veidošana un saraušanās aprēķins
Liešanas zobratu precizitāte ir atkarīga no veidnes. Dažādiem materiāliem ir atšķirīgs saraušanās ātrums (tērauds ≈ 2%, dzelzs ≈ 1%). Var izmantot nelineāro saraušanās kompensāciju ar lielāku kompensāciju pie gredzenveida zobrata un mazāku kompensāciju pie rumbas, lai dzesēšanas laikā zobrats nekļūtu eliptisks.

Formēšana un pārklāšana
Sveķu smilšu liešanā smiltis sajauc ar katalizatoru un cietinātāju. Tajā pašā laikā, lai nodrošinātu virsmas gludumu, veidnes dobumā ir jāuzklāj ugunsizturīgs pārklājums uz cirkonija bāzes. Tas veido barjeru starp smiltīm un izkausēto metālu, neļaujot smilšu daļiņām saplūst uz zobrata zobiem.

Kausēšanas un metalurģijas kontrole
Pirms ieliešanas paraugi jāņem no krāsns un jāanalizē, izmantojot spektrometru. Pārliecinieties, ka oglekļa, silīcija un mangāna kļūda tiek kontrolēta 0,05% robežās, lai nodrošinātu, ka galīgā cietība un stiepes izturība atbilst standartiem (piemēram, ASTM A148).
Čugunam, īpaši kaļamā čuguna zobratiem, pirms ieliešanas jāveic precīza apstrāde ar inokulāciju, lai nodrošinātu, ka grafīta lodītes ir vienmērīgi apaļas un novērstu trauslumu.

Kontrolēta sacietēšana (defektu novēršana)
Savienojums starp biezo gredzenveida zobratu un plāno tīkla plāksni ir augsta{0}}sarukuma porainības riska zona. Tāpēc uz zobrata gredzena nepieciešams novietot eksotermiskus stāvvadus, lai ilgāk noturētu metāla šķidrumu un veiktu saraušanās papildināšanu. Tajā pašā laikā izmantojiet drebuļus pie vēdera plāksnes, lai paātrinātu dzesēšanu. Šis virziena sacietēšanas paņēmiens visus piemaisījumus iespiež stāvvadā, kas pēc tam tiek noņemts.

Stresa mazināšana
Kad zobrats tiek izņemts no veidnes, tā iekšpusē ir ievērojams termiskais spriegums. Tāpēc visiem zobratiem ir jāveic normalizēšanas vai spriedzes samazināšanas atlaidināšanas procesi, lai stabilizētu to kristāla struktūru, pirms pāriet uz nākamo zobratu apstrādes posmu. Bez šī soļa zobrats deformēsies un deformēsies turpmāko apstrādes procesu laikā.

Ja, izstrādājot zobratus, ņemat vērā liešanas tehnoloģiju, varat samazināt izmaksas par 20% un uzlabot kvalitāti.

Liešanas procesa projektēšanas principi ir šādi:

Vienmērīgs sienas biezums:Izvairieties no pēkšņas pārejas no plānām daļām uz biezām daļām. Ja gredzenveida zobrata biezums ir 50 mm un lokšņu plāksne ir tikai 20 mm, savienojums ir karstā vieta spriedzei un porainībai. Pārejai izmantojiet noapaļotus stūrus.

Iegrimes leņķi:Vertikālām sienām ir nepieciešams neliels leņķis (no 1 līdz 3 grādiem), lai zīmējumu varētu noņemt no smilšu veidnes, nesabojājot veidni.

Filejas rādiuss:"Asie stūri ir sprieguma koncentrācijas punkti. Liešanā asi stūri var izraisīt arī smilšu daļiņu ieskalošanos izkausētajā metālā (veidojot smilšu ieslēgumus).

Apstrādes pielaide:Neatstājiet pārāk maz. Lieliem lietajiem zobratiem (piemēram, 1000 mm diametrā) ir jārezervē vismaz 6–10 mm. Vairāk apstrādes vienmēr ir labāk nekā oksīda āda (melna āda) uz gatavās zoba virsmas.

Izlikšanas-apraides darbības

Pēc liešanas pašreizējais zobrats ir tikai neapstrādāta metāla lējums ar iekšēju spriegumu un raupju virsmu, un tam ir nepieciešamas šādas pēc{{0}liešanas apstrādes darbības.

Termiskā apstrāde

Normalizēšana: uzsildiet lējumu līdz aptuveni 900 grādiem un atdzesējiet to ar gaisu. Mērķis ir uzlabot rupjo "kā-lieto" graudu struktūru un homogenizēt ķīmisko sastāvu. Kaļamā čuguna zobratiem ar to parasti pietiek, lai sasniegtu vajadzīgo stiepes izturību.

Rūdīšana un rūdīšana: tas ir būtisks process lietiem tērauda zobratiem. Pēc karsēšanas tos dzesē eļļā vai polimērūdenī, kam seko rūdīšana. Tas pārveido mikrostruktūru rūdītā sorbītā, nodrošinot perfektu līdzsvaru starp augstu tecēšanas izturību un triecienizturību. Bez rūdīšanas un rūdīšanas tērauda zobrati ir pakļauti trausliem lūzumiem trieciena slodzes ietekmē.

Precīzijas apstrādes stratēģija

Rupja virpošana: lējumu ārējā virsmā bieži ir smilšu ieslēgumi un oksīda zvīņas (cietas vietas). Mēs izmantojam lieljaudas-karbīda griezējinstrumentus, lai noņemtu šo "melno ādu" ar dziļu griezumu vienā piegājienā, novēršot instrumentu pļāpāšanu un nodrošinot, ka apakšā esošais metāls ir blīvs.

Zobratu pārvietošana un atdalīšana: pārnesumiem, kas ir zemāki par AGMA Q8/ISO 8 pakāpi, mēs veicam zobratu pārvietošanu. Liela moduļa (modulis > 20) vai cietākiem materiāliem vispirms veicam zobratu frēzēšanu, kam seko formas slīpēšana. Tas nodrošina, ka zoba profila precizitāte tiek kontrolēta līdz mikronu līmenim.

Virsmas sacietēšana (pēc izvēles, bet ieteicama)

Indukcijas sacietēšana: pēc apstrādes zoba virsma var tikt pakļauta indukcijas sacietēšanai, kas uzlabo virsmas nodilumizturību, vienlaikus saglabājot serdes stingrību.

Galīgā pārbaude un testēšana

Izmēru pārbaude (CMM): koordinātu mērīšanas iekārta pārbauda slīpuma, izskrējiena un spirāles leņķa novirzes.

Contact Pattern Check (Blueing): We mate the gear with a pinion and apply blue ink. A proper contact area (typically >70%) nodrošina vienmērīgu slodzes sadalījumu pa zobiem, novēršot priekšlaicīgu bojājumu.

Apstrādes piesardzības pasākumi

Lietie zobrati parasti sākas ar aptuvenu pagriešanu, kam seko zobratu pagriešana. Tā kā lējumos ir iespējami cieti plankumi (karbīdi), ir ļoti svarīgi izmantot piemērotus karbīda griešanas instrumentus un griešanas ātrumus, lai novērstu instrumenta lūzumu.

Lietie zobrati nekādā gadījumā nav "lēti aizstājēji" - tie ir precīzi inženiertehniskie risinājumi lielas-jaudas spēka pārvadei. Neatkarīgi no tā, vai izvēlaties kaļamo čugunu ar labu triecienu absorbciju vai izturīgu tēraudu, galvenais ir dizainera un lietuves ciešā sadarbībā.

Hansheng Automation kā precīzo mašīnu komponentu ražotājs, kas integrē zobratu ražošanas rūpnīcas, CNC apstrādes centrus un lietuves, dalās ar jums savā pieredzē. Ja jums ir kādas saistītas vajadzības, lūdzu, sazinieties ar mūsu inženieru komandu, lai iegūtu bezmaksas DFM (Design for Manufacturability) novērtējumu jūsu zobratu rasējumiem.

Sazinieties ar mums

Kāds ir maksimālais izmetamo zobratu izmērs?

Patiesībā ierobežojumu nav. Ierobežojumi parasti ir saistīti ar celtņa jaudu un krāsns izmēru, nevis pašu liešanas procesu.

Vai lietie zobrati iztur triecienslodzes? Kaļamais čuguns (QT500-7 vai augstāka klase) un lietie tēraudi var efektīvi izturēt mērenas vai smagas triecienslodzes. Tā trauslā lūzuma izturēšanās dēļ no pelēkā čuguna ir jāizvairās izmantot lietojumos, kas saistīti ar triecienslodzēm.

Kā mehāniskās īpašības ir salīdzināmas ar kaltiem zobratiem?

Kaļamā čuguna zobrati sasniedz 70-85% no kaltā tērauda stiepes izturības. Lietā tērauda zobrati vairumā īpašību ir salīdzināmi ar kaltu tēraudu.

Kādas pielaides var sasniegt ar zobratu liešanu?

Kā-liešanas pielaides: zaļas smiltis ±1,5–3 mm, sveķu smiltis ±0,5–1,5 mm. Pēc apstrādes pārnesumu kvalitāte var atbilst ISO 1328 vai AGMA 2015 standartiem. Lielākā daļa industriālo pārnesumu ir AGMA 8-10 (ISO pakāpe 6-8).

Kāds ir Cast Gears produkcijas tipiskais piegādes laiks?
Instrumenti/veidne: 2-4 nedēļas. Pirmā liešana: 1-2 nedēļas. Masveida ražošana: 3-5 nedēļas, atkarībā no daudzuma un termiskās apstrādes prasībām. Kopā: 6-11 nedēļas no rasējumu apstiprināšanas līdz gatavajiem zobratiem.

Kādas ir izmaksas salīdzinājumā ar kalšanu?
Vidēja mēroga ražošanai (500–2000 gabalu) kaļamā čuguna liešana parasti ir par 35–50% lētāka nekā kalšana (vienā gabalā). Pārejas punkts ir atkarīgs no ģeometriskās sarežģītības, izmēriem un ražošanas apjoma.

Vai lietiem zobratiem var piemērot termisko apstrādi?
Protams. Pelēkais čuguns var mazināt stresu. Kaļamais čuguns labi reaģē uz normalizēšanu, rūdīšanu un rūdīšanu, kā arī izotermisko rūdīšanu. Lietais tērauds var tikt pakļauts tādai pašai termiskai apstrādei kā kalts tērauds. Pareiza termiskā apstrāde var palielināt virsmas cietību līdz 321-444 HB (atbilst 55-63 HRC).

ASTM A148 / A148M: Standarta specifikācija tērauda lējumiem, augstas stiprības, strukturāliem mērķiem.

ASTM A536: Standarta specifikācija kaļamā čuguna lējumiem. (Rokasgrāmata klasei 80-55-06 un citiem).

AGMA 2001-D04: Galvenie reitinga faktori un aprēķina metodes evolūcijas zobratu un spirālveida zobratu zobiem.

ISO 8062-3: Izstrādājuma ģeometriskās specifikācijas (GPS) — veidņu detaļu izmēru un ģeometriskās pielaides. (Parasti CT8-CT12 smilšu liešanai).