Como controlar a deformação de cementação e têmpera de engrenagens de paredes finas?

No processo de cementação e têmpera, as engrenagens de paredes finas geralmente apresentam empenamento plano e deformação elíptica.

Durante o lixamento, a distribuição desigual da superfície do dente resulta em pele preta e etapas de lixamento na superfície do dente;

A camada de endurecimento nas superfícies dos dentes esquerdo e direito é irregular e a dureza da superfície diminui, e a engrenagem é sucateada em casos graves.

Para resolver este problema, foram projetados o carregamento horizontal e o carregamento suspenso.

O processo de cementação e têmpera e os dados de deformação são descritos em detalhes abaixo.

1. Método e processo técnico

(1) Parâmetros de engrenagem

Os parâmetros de um produto de engrenagem são mostrados na Tabela 1, e o diagrama esquemático é mostrado na Fig.

Tabela 1 parâmetros de engrenagem

Figura 1 diagrama de engrenagem

(2) Modo de carregamento de tratamento térmico

Método de carregamento I: colocação horizontal, conforme mostrado na Fig.

Fig.2 Diagrama esquemático de posicionamento horizontal

Modo de carregamento 2: suspensão vertical, conforme mostrado na Fig.

Fig.3 Diagrama esquemático da suspensão vertical

Fig. 4 objetos suspensos verticais de outros calores

(3) Curva do processo de tratamento térmico

Conforme mostrado na Figura 5, o equipamento utiliza forno caixa AICHELIN 5/2A.

Fig. 5 curva do processo de tratamento térmico

3. Resultados e análises

(1) Metalografia, gradiente de dureza e dureza superficial são todos qualificados

A estrutura metalográfica é avaliada de acordo com JB/T6141.3 e GB/T3480.5, conforme mostrado na Tabela 2.

Tabela 2 Estrutura metalográfica

(2) Gradiente de dureza

Conforme mostrado na Fig. 6, a profundidade da camada DC = 1,219mm/HV550.

Fig. 6 gradiente de dureza

(3) Dados de deformação e retificação de engrenagens

Os dados de deformação da engrenagem são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 Comparação do círculo primitivo e do desvio da face final após a cementação e têmpera entre a colocação horizontal e suspensa

Devido ao empenamento e deformação das peças colocadas horizontalmente, o formato do dente, a direção do dente e o desvio do círculo primitivo são muito grandes, resultando em um valor negativo da distribuição da margem de retificação.

Após a retificação, algumas superfícies dos dentes apresentam pele preta e algumas superfícies dos dentes apresentam etapas óbvias de retificação, que são finalmente descartadas;

O equipamento suspenso tem pequena deformação, margem de moagem uniformemente distribuída e nenhuma pele preta e degrau após a moagem.

(4) Análise de resultados

Quando a engrenagem é colocada horizontalmente, porque a borda da engrenagem está suspensa, a fluência é causada pelo peso próprio do aro durante o processo de cementação, a têmpera é instantânea, a área transversal de contato do óleo é grande e o óleo entra primeiro na face final inferior do que na face final superior;

Devido ao desequilíbrio da tensão térmica e da tensão de mudança de fase em ambas as extremidades, a face da extremidade superior é convexa e a engrenagem deforma muito;

Pelo contrário, há fluência em alta temperatura no processo de cementação, mas o aro da engrenagem não suporta grande momento fletor.

Ao mesmo tempo, as duas faces finais são paralelas entre si durante a têmpera, a seção de entrada de óleo é pequena, a tensão de mudança de fase e a tensão térmica são equilibradas e simétricas, e o desvio da face final e o desvio do círculo primitivo da engrenagem são menores do que a colocação horizontal.

4. Extensão do aplicativo

De acordo com a análise acima sobre as causas da deformação da engrenagem, o carregamento da suspensão também foi realizado para a engrenagem com diâmetro de 1140 mm, e foram obtidos resultados muito bons.

Os parâmetros da engrenagem são mostrados na Tabela 4, a carga é mostrada na Fig. 7 e os dados de deformação são mostrados na Tabela 5.

Tabela 4 parâmetros de engrenagem

Fig. 7 imagem do carregamento do forno

Tabela 5 Dados de excentricidade da face final e círculo primitivo de 4 engrenagens

5. Conclusão

(1) Para engrenagens de paredes finas de Φ600 mm × 80 mm, o desvio do círculo primitivo da engrenagem carburada e temperada é reduzido de 0,34 mm para 0,04 mm pelo forno suspenso;

O desvio médio da face final é reduzido de 1,06 mm para 0,15 mm.

(2) Para a engrenagem de parede fina de Φ1140 mm × 120 mm, o desvio do círculo primitivo da engrenagem carburada e temperada é controlado dentro de 0,07 mm por meio de carregamento suspenso;

A excentricidade da face final deve ser controlada abaixo de 0,40 mm.