Un eje de engranaje se refiere a una parte mecánica que soporta una parte giratoria y gira con ella para transmitir movimiento, torque o momentos de flexión. Generalmente, tiene forma de varilla de metal, y cada segmento puede tener un diámetro diferente. Las partes de la máquina que hacen un movimiento giratorio están montadas en el eje.
Introducción
El eje del engranaje está sujeto principalmente a una carga alterna, una carga de impacto, un esfuerzo cortante y un esfuerzo de contacto. El eje es propenso a las grietas y los dientes están sujetos a desgaste. Por lo tanto, se requiere que el núcleo del eje del engranaje tenga una cierta resistencia y tenacidad, y que tenga un límite de fatiga alto y resistencia al impacto múltiple. La superficie también debe tener una cierta dureza y resistencia al desgaste.
clasificación
Según la forma del eje, el eje se puede dividir en dos tipos: el cigüeñal y el eje recto.
De acuerdo con la condición de rodamiento del eje, se puede dividir en:
1 eje, que está sujeto tanto al momento de flexión como al par, es el eje más común en la maquinaria, como los ejes en varios reductores.
2 mandril, utilizado para soportar las partes giratorias solo para soportar el momento de flexión sin transmitir el par, algo de rotación del mandril, como el eje del vehículo ferroviario, etc., parte del mandril no gira, como el eje que soporta la polea .
3 ejes de transmisión, utilizados principalmente para transmitir torque sin momento de flexión, como el eje óptico largo en el mecanismo de movimiento de la grúa, el eje de transmisión del automóvil, etc.
diseño
En el diseño, el uso del eje del engranaje generalmente no es más que lo siguiente:
1. El eje del engranaje es generalmente un engranaje pequeño (un engranaje con una pequeña cantidad de dientes)
2, el eje del engranaje está generalmente en el nivel de alta velocidad (es decir, bajo nivel de par)
3. Los ejes de engranajes rara vez se usan como engranajes de cambio para el cambio. Generalmente son engranajes de marcha fija. Primero, debido a que están a alta velocidad, su alta velocidad no es adecuada para cambios de deslizamiento.
4. El eje del engranaje es una combinación del eje y el engranaje. Sin embargo, en el diseño, la longitud del eje debe acortarse tanto como sea posible. Si es demasiado largo, no es propicio para la máquina de tallado superior. En segundo lugar, el soporte del eje es demasiado largo, lo que hace que el eje sea más grueso. Aumentar la resistencia mecánica (como rigidez, deflexión, resistencia a la flexión, etc.)
Selección de material
El material debe tener buenas propiedades mecánicas, y el acero 42CrMo a menudo se somete a normalización, temple y revenido, temple por calentamiento por inducción y temple a baja temperatura para lograr el rendimiento requerido. El acero 42CrMo es un acero de ultra alta resistencia con alta resistencia y tenacidad, buena templabilidad, sin fragilidad obvia, alto límite de fatiga y resistencia a múltiples impactos después del temple y revenido, y buena tenacidad al impacto a baja temperatura. El acero es adecuado para la fabricación de moldes de plástico grandes y medianos que requieren cierta resistencia y tenacidad. 42CrMo es un acero de aleación de carbono medio. El tratamiento térmico preliminar se está normalizando. El objetivo principal es obtener una cierta dureza y optimizar la estructura interna y la estructura, facilitar el corte de la palanquilla y prepararse para el temple y revenido. El propósito del temple y revenido es mejorar las propiedades mecánicas generales del eje del engranaje del laminador. El enfriamiento rápido de la superficie de calentamiento por inducción de frecuencia media es hacer que la superficie de la pieza obtenga una alta dureza y resistencia al desgaste, mientras que el núcleo aún mantiene una cierta resistencia y alta plasticidad y tenacidad.
42CrMo es acero aleado para ejes y piezas estructurales exigentes
El elemento de aleación Cr, Mo contenido en acero 42CrMo. Entre ellos, el cromo puede aumentar la templabilidad del acero y tiene un efecto secundario de endurecimiento. Puede mejorar la dureza y la resistencia al desgaste del acero con alto contenido de carbono sin hacer que el acero sea frágil; cuando el contenido supera el 12%. El acero tiene buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas y corrosión media resistente a la oxidación. También aumenta la resistencia térmica del acero, que es el principal elemento de aleación del acero inoxidable resistente al ácido y el acero resistente al calor. El papel principal del cromo en el acero estructural templado y revenido es mejorar la templabilidad. El acero tiene buenas propiedades mecánicas completas después del temple y revenido, y también se pueden formar carburos que contienen cromo en el acero cementado, mejorando así la resistencia al desgaste de la superficie del material. El molibdeno mejora la templabilidad y la resistencia al calor en el acero. Prevenga la fragilidad del temple, aumente la remanencia y la fuerza coercitiva y la resistencia a la corrosión en algunos medios. En el acero templado y revenido, el molibdeno puede profundizar y endurecer partes de secciones más grandes y mejorar la resistencia al temple del acero. O templar la estabilidad, de modo que las piezas se puedan templar a temperaturas más altas, eliminando así (o reduciendo) de manera más efectiva el estrés residual y mejorando la plasticidad. Por lo tanto, 42CrMo se usa a menudo como material del eje del engranaje del tren de laminación en la producción. Sus completas propiedades mecánicas están en línea con los requisitos de calidad.
A través del análisis del proceso de tratamiento térmico del acero 42CrMo y la acción de los elementos de aleación, se aclaran los problemas a los que se debe prestar atención durante la ejecución del proceso de tratamiento térmico. Puede determinar correctamente la temperatura de calentamiento, el tiempo, el tiempo de mantenimiento y el método de enfriamiento. El objetivo es lograr el rendimiento requerido y garantizar la calidad a través del proceso de tratamiento térmico correcto.
Tecnología de procesamiento
Proceso de mecanizado del eje del engranaje (tome 45 acero como ejemplo):
1. supresión en blanco
2. coche rudo
3. Tratamiento de temple y revenido (aumentando la dureza del eje del engranaje y la rigidez del eje)
4. dientes finos de automóvil a medida
5. Si hay un chavetero en el eje, el chavetero puede procesarse primero.
6. tallado
7. Temple de frecuencia media de la superficie del diente (inducción de frecuencia con enfriamiento de alta frecuencia), dureza de enfriamiento HRC48-58 (el valor de dureza específico depende de las condiciones de trabajo, carga y otros factores)
8. rechinar los dientes
9. la inspección final del producto terminado
Proceso de tratamiento térmico
Diseño de proceso normalizado plegable
La normalización es un proceso de tratamiento térmico simple y económico en el que el acero se calienta a una temperatura superior al punto crítico superior (AC3 o Acm) de 40 a 60 ° C o más, y el aislamiento se austenitiza completamente y se enfría en aire. Es para hacer que el refinamiento del grano y la distribución del carburo sean uniformes.
Después de la normalización, el acero sub-aluminio es F + S, el acero eutectoide es S y el acero hipereutectoide es S + cementita secundaria, que es discontinua.
(1) Normalizando la temperatura de calentamiento
En general, la temperatura de calentamiento del acero hipoeutectoide suele ser de 30 a 50 ° C por encima de Ac3, y la temperatura de normalización del acero de aleación de carbono medio suele ser de 50 a 100 ° C por encima de Ac3, y la pulverización se enfría después de un cierto período de tiempo . El método de enfriamiento se llama normalización a alta temperatura. El diagrama de fases de la aleación de hierro y carbono se muestra en la Fig. 6. El rango de temperatura de calentamiento de 42CrMo
(2) Normalización del tiempo de conservación del calor.
Tiempo de aislamiento, este problema es más complicado, generalmente determinado por el experimento, pero también existe una fórmula empírica: t = αKD t - tiempo de mantenimiento (min) α - coeficiente de calentamiento (min / mm) K - el calentamiento de la pieza de trabajo es el factor de corrección D - pieza de trabajo espesor efectivo (mm)
El principio de cálculo del espesor efectivo de la pieza de trabajo es: el espesor de la pieza delgada es su espesor efectivo; el diámetro de la barra larga y redonda es su espesor efectivo; la longitud de la pieza cuadrada es su espesor efectivo; La altura y el ancho de la pieza rectangular son efectivos. Grosor; el espesor efectivo de una pieza de trabajo cilíndrica cónica es 2L / 3 desde el extremo pequeño (L es la longitud de la pieza de trabajo); La pieza de trabajo con el orificio pasante tiene un espesor de pared de espesor efectivo. En general, el acero al carbono puede calcularse de acuerdo con el espesor efectivo de la pieza de trabajo cada 25 mm durante una hora, el acero aleado puede calcular el tiempo de retención por cada 20 mm del espesor efectivo de la pieza de trabajo, y el tiempo de calentamiento debe ser de aproximadamente 2 a 3 horas
(3) El propósito de normalizar
El objetivo principal de la normalización es eliminar los defectos de forjado, hacer que la composición sea uniforme, que la dureza y la tenacidad sean buenas, y mejorar la maquinabilidad del material, y preparar el material para el temple y revenido.
La normalización se utiliza principalmente para piezas de acero. La normalización normal del acero es similar al recocido, pero la velocidad de enfriamiento es ligeramente mayor y la estructura es más fina. Algunos aceros con una velocidad de enfriamiento crítica pequeña (ver temple) pueden transformarse en martensita enfriando en aire. Este tratamiento no es una propiedad normalizadora, sino que se denomina enfriamiento de aire. En contraste, algunas piezas de trabajo de gran sección hechas de acero con una gran tasa de enfriamiento crítico no pueden obtener martensita incluso si se enfrían en agua, y el efecto de enfriamiento está cerca de normalizarse. La dureza del acero después de la normalización es mayor que la del recocido. En la normalización, no es necesario enfriar la pieza de trabajo con el horno como recocido, ocupando un tiempo de horno corto y alta eficiencia de producción, por lo que en la producción normal, se usa la normalización en lugar del recocido. Para aceros bajos en carbono con un contenido de carbono de menos del 0.25%, la dureza lograda después de la normalización es moderada y es más fácil de cortar que el recocido. En general, la normalización se utiliza para cortar y trabajar. Para acero al carbono medio con un contenido de carbono de 0.25 a 0.5%, puede cumplir con los requisitos de corte después de la normalización. Para piezas cargadas de luz hechas de este tipo de acero, la normalización también se puede utilizar como tratamiento térmico final. El acero para herramientas con alto contenido de carbono y el acero para cojinetes están normalizados para eliminar los carburos de la red en la estructura y preparar la estructura para el recocido esferoidal.
La normalización del proceso 42CrMo se usa principalmente para forjados grandes, que se pueden usar como tratamiento térmico final para evitar una gran tendencia a agrietarse durante el enfriamiento. Por lo general, se organizan después de la producción en blanco, antes del corte o después del desbaste, antes del semiacabado. El propósito de la normalización es refinar los granos, mejorar la estructura, mejorar la maquinabilidad y prepararse para el enfriamiento y el tratamiento térmico final.
La circunferencia es de 850 a 900 ° C. Cuando la temperatura de calentamiento es demasiado baja, la ferrita pro-eutectoide no se disuelve por completo y no alcanza el refinamiento del grano. Si la temperatura de calentamiento es demasiado alta, el engrosamiento del grano deteriorará las propiedades mecánicas del acero, por lo que podemos elegir 870 ° C.
Plegado y templado
Tratamiento de temple y revenido: El método de tratamiento térmico de templado a alta temperatura después del enfriamiento se denomina tratamiento de temple y revenido. El templado a alta temperatura se refiere al temple entre 500-650 ° C. El temple y el temple pueden hacer que las propiedades del acero y los materiales se ajusten en gran medida, y su resistencia, plasticidad y tenacidad son buenas, y tiene buenas propiedades mecánicas integrales. Después del tratamiento de temple y revenido, se obtiene sorbita templada. La sorbita templada se forma cuando la martensita se templa y se puede distinguir con un aumento de 500 ~ 600 veces bajo un microscopio metalográfico óptico. Es un carburo distribuido en la estructura compuesta de esferulitas de la matriz de ferrita (incluida la cementita). También es una estructura de templado de martensita, una mezcla de ferrita y carburo granular. En este momento, la ferrita prácticamente no tiene sobresaturación de carbono, y el carburo también es un carburo estable. A temperatura ambiente es una organización equilibrada.
Tratamiento de envejecimiento: para eliminar el cambio de tamaño y forma de herramientas de medición de precisión o moldes y piezas en uso a largo plazo, la pieza de trabajo a menudo se recalienta a 100-150 ° C después de templar a baja temperatura (temperatura de templado a baja temperatura 150- 250 ° C). , durante 5-20 horas, este proceso para estabilizar la calidad de las piezas de precisión se llama envejecimiento. Es especialmente importante envejecer los componentes de acero en condiciones de baja temperatura o carga dinámica para eliminar la tensión residual y estabilizar la estructura y el tamaño del acero.
El acero templado y revenido tiene dos tipos de acero al carbono templado y templado y acero aleado templado y templado. Ya sea acero al carbono o acero aleado, su control del contenido de carbono es estricto. Si el contenido de carbono es demasiado alto, la resistencia de la pieza de trabajo después del temple y revenido es alta, pero la resistencia no es suficiente. Si el contenido de carbono es demasiado bajo, la tenacidad aumenta y la resistencia es insuficiente. Con el fin de obtener un buen rendimiento general de las piezas de templado, el contenido de carbono generalmente se controla a 0.30 ~ 0.50%.
Durante el temple y el temple, se requiere que toda la sección de la pieza de trabajo se endurezca, de modo que la pieza de trabajo se obtenga mediante martensita templada apilada finamente. Al templar a alta temperatura, se obtiene una microestructura compuesta principalmente por sorbita templada uniforme. Es imposible que una pequeña fábrica realice un análisis metalográfico para cada horno. En general, solo se usa para pruebas de dureza. Es decir, la dureza después del enfriamiento debe alcanzar la dureza de enfriamiento del material, y la dureza después del revenido se verifica de acuerdo con los requisitos del dibujo.
1) La elección de la temperatura de enfriamiento.
El acero 42CrMo, que contiene 0,42% de carbono, pertenece al acero hipoeutectoide, el contenido de carbono del 0,42% de acero Ac3 es de 800 ° C, y el requisito de temperatura de temple del acero hipoeutectoide es T = Ac3 + 30 ~ 50 (° C). Temperatura de enfriamiento T = 830 ~ 850 (° C), podemos establecer a 840 ° C.
Tipo de tratamiento térmico Normalización Dureza del tratamiento térmico Acerca de 220HBS
Temperatura de calentamiento ° C 870 ° C Velocidad de calentamiento aproximadamente 300 ° C / h
Tiempo de mantenimiento 1 h Velocidad de enfriamiento de aproximadamente 20 ° C / s
2) Determinación del tiempo de espera de enfriamiento.
De acuerdo con la longitud efectiva Φ / 2 = 80/2 = 40 mm, se puede encontrar que el tiempo de retención es mayor que 56 min, que es 1 h para garantizar que se obtenga el tejido ideal.
3) Determinar el medio de enfriamiento.
De acuerdo con los requisitos de las piezas, de acuerdo con la Figura 7, se puede ver que la dureza del núcleo después del enfriamiento rápido es mayor que HRC23, y la distancia al extremo refrigerado por agua es inferior a 33 mm. La distancia de enfriamiento de agua de menos de 33 mm se puede encontrar en la Figura 8. Es de 87 mm, que cumple con los requisitos (el acero 42CrMo tiene una alta templabilidad, por lo que el enfriamiento de aceite debe elegirse lo más posible para aumentar la estabilidad de la austenita).
4) Determine la temperatura de revenido.
Curvas de diferente contenido de carbono y temperatura de temple ("Tratamiento térmico de acero" Hu Guangli, Xie Xiwen Northwestern Polytechnical University Press). Encuentre una curva con un contenido de carbono de 0.4 ~ 0.5%, y luego encuentre HRC en la ordenada. 35 ~ 40, tomando la mediana 36, el punto donde se cruza la curva es la temperatura de calentamiento, aproximadamente 480 ° C
5) Determine el tiempo de templado.
Dado que el tiempo de templado es de 480 ° C, según la fórmula empírica, el tiempo de templado es de aproximadamente 1 a 1.5 h. Después de templar, se puede enfriar al aire.
6) El propósito de apagar y templar.
El temple y el temple hacen que la pieza de trabajo tenga excelentes propiedades mecánicas integrales, es decir, una combinación adecuada de alta resistencia y alta tenacidad, y también puede mejorar cierta resistencia al desgaste para garantizar un funcionamiento suave a largo plazo de las piezas.
Apagado por calentamiento por inducción plegable
El endurecimiento por inducción, es decir, el calentamiento por inducción, utiliza inducción electromagnética para generar corrientes de Foucault en una pieza de trabajo para calentar la pieza de trabajo. Frecuencia media, frecuencia 1000 HZ para refinación, alta frecuencia, para temple de superficies metálicas, recocido, frecuencia intermedia 2.5 KCHZ para acondicionamiento interno de tejidos, horneado en caliente, etc.
La velocidad de calentamiento de enfriamiento por inducción es rápida, la calidad de enfriamiento es buena y la dureza de enfriamiento es mayor que la del enfriamiento general, obteniendo martensita extremadamente fina, y la profundidad de la capa endurecida es fácil de controlar, y es fácil de controlar. realizar mecanización y automatización.
El principio del enfriamiento por calentamiento por inducción es que la inducción electromagnética produce una corriente inducida de la misma frecuencia, es decir, corriente parásita. La distribución de las corrientes parásitas en la sección transversal de la pieza de trabajo no es uniforme, el núcleo es casi igual a cero y la densidad de corriente superficial es extremadamente grande, denominada "efecto de piel". Cuanto mayor es la frecuencia, más delgada es la capa superficial con la mayor densidad de corriente. Confiando en esta corriente y la resistencia de la pieza de trabajo en sí, la superficie de la pieza de trabajo se calienta rápidamente a la temperatura de enfriamiento, mientras que la temperatura central todavía está cerca de la temperatura ambiente, y luego se rocía inmediatamente con agua para enfriar la superficie de la pieza de trabajo.
