Els engranatges són components clau de transmissió en equips mecànics, i el seu rendiment i qualitat afecten directament l'eficiència operativa i la vida útil de tot l'equip. Com a enllaç important en el procés de fabricació d'engranatges, el tractament tèrmic té un paper important en la millora de la duresa, la resistència al desgast i la resistència a la fatiga dels engranatges. Tanmateix, el procés de tractament tèrmic sovint s'acompanya de problemes de distorsió de l'engranatge, que no només afecta la precisió de l'engranatge, sinó que també pot afectar negativament la seva resistència i vida útil. Aquest article analitzarà en detall els 12 factors principals de la distorsió del tractament tèrmic d'engranatges, amb l'objectiu de proporcionar una referència útil per a la fabricació d'engranatges.
1. Contingut de carboni
El contingut de carboni és el principal factor que afecta la distorsió del tractament tèrmic de l'engranatge. Com més gran sigui el contingut de carboni del material de l'engranatge, més gran serà la distorsió de deformació i la distorsió del volum produïda durant l'extinció. Això es deu al fet que durant el procés d'extinció de l'acer d'alt carboni, el volum canvia molt quan l'austenita es transforma en martensita, donant lloc a una major distorsió. Per tant, en la selecció de materials d'engranatge, el contingut de carboni s'ha de controlar raonablement segons els requisits d'ús específics.
2. Elements d'aliatge
Els elements d'aliatge també tenen un impacte significatiu en la distorsió del tractament tèrmic de l'engranatge. Alguns elements d'aliatge com C, Mn, Ni, Cr, Mo, etc. poden augmentar la tempabilitat, però també augmentar la tendència a la distorsió. Altres elements d'aliatge com Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti, etc. ajuden a reduir la distorsió. Això es deu principalment a que aquests elements poden afectar la microestructura de l'acer, afectant així la distribució de l'esforç i la distorsió durant el tractament tèrmic.
3. Temprabilitat
L'enduribilitat és un índex de rendiment important dels materials d'engranatge, que determina si l'engranatge pot obtenir una estructura de martensita uniforme durant el procés d'extinció. Com més gran sigui la templabilitat, més gran serà la distorsió produïda per l'engranatge durant l'extinció. Això es deu al fet que durant el procés d'extinció de materials amb alta tempabilitat, la velocitat de transformació de l'austenita a martensita és ràpida i el canvi de volum és gran, donant lloc a una major distorsió. Per tant, a l'hora de seleccionar els materials d'engranatge, la tempabilitat s'ha de controlar raonablement segons els requisits d'ús específics.
4. Disseny d'engranatges
La forma i la mida del disseny de l'engranatge també tenen un impacte important en la distorsió del tractament tèrmic. Els defectes de disseny, com ara la forma asimètrica, la mala uniformitat de la secció transversal, la mala rigidesa dels radis i el posicionament inadequat dels forats del procés augmentaran la distorsió del tractament tèrmic dels engranatges. Per tant, quan es dissenyen engranatges, s'han d'adoptar tant com sigui possible formes simètriques, seccions transversals uniformes i ubicacions raonables dels forats del procés per reduir la distorsió del tractament tèrmic.
5. Inhomogeneïtat de la microestructura
L'heterogeneïtat microestructural de l'acer també és un dels factors importants que condueixen a la distorsió del tractament tèrmic de l'engranatge. La microestructura no homogènia inclou teixit gruixut, gran segregació i teixit reticular, etc. Aquests defectes augmentaran el grau de distorsió durant el procés d'extinció. Per tant, durant el procés de preparació dels materials d'engranatge, aquests defectes microestructurals s'han d'eliminar tant com sigui possible per obtenir una microestructura uniforme i fina.
6. Organització i segregació de bandes
L'estructura i la segregació de les bandes són un dels defectes comuns de l'acer, i també tenen un impacte significatiu en la distorsió del tractament tèrmic dels engranatges. L'estructura de bandes es forma a causa de la distribució desigual dels elements d'aliatge a l'acer, que provocarà una distribució desigual de l'esforç durant el procés d'extinció, agreujant així la distorsió. La segregació es forma a causa de la redistribució d'elements de solut durant el procés de solidificació de l'acer, que provocarà un rendiment desigual del material de l'engranatge, afectant així la distorsió del tractament tèrmic.
7. Forma de butxaca de colada contínua
La forma de la palanca de colada contínua també té una certa influència en la distorsió del tractament tèrmic de l'engranatge. La distorsió del tractament tèrmic dels engranatges produïts amb forma de palans de colada contínua quadrada és relativament uniforme, mentre que la distorsió del tractament tèrmic dels engranatges produïts amb forma de palans de fosa contínua rectangular té una direccionalitat òbvia. Això es deu principalment a que les palanxes de colada contínua de diferents formes produiran diferents distribucions de tensió durant el procés de refrigeració, afectant així la distorsió del tractament tèrmic.
8. Gran mida essencial
La mida intrínseca del gra fa referència a la mida dels grans d'acer en estat austenític. Com més fina sigui la mida del gra intrínsec, la quantitat de distorsió després de l'extinció de l'engranatge es reduirà en conseqüència. Això es deu al fet que el canvi de volum de l'acer de gra fi durant el procés d'extinció d'austenita a martensita és relativament petit, reduint així la distorsió. Per tant, en el procés de preparació dels materials d'engranatge, s'ha d'utilitzar tant com sigui possible l'acer de gra fi.
9. Estructura original del blanc
L'estructura original de l'engranatge en blanc també té un impacte important en la distorsió del tractament tèrmic. Si l'estructura original del blanc és desigual, provocarà una distribució desigual de l'estrès a l'engranatge durant el tractament tèrmic, agreujant així la distorsió. Per tant, durant el procés de preparació d'engranatges en blanc, s'ha d'eliminar al màxim la deshomogeneïtat de l'estructura original per obtenir una estructura original uniforme i fina.
10. Procés de forja
El procés de forja també té un impacte significatiu en la distorsió del tractament tèrmic de l'engranatge. La forja completa ajuda a reduir la distorsió, especialment la formació d'una estructura de racionalització metàl·lica raonable després de la forja, que pot reduir la distorsió del tractament tèrmic. La forja raonable també pot reduir la segregació de la palangana forjada, fer que l'estructura sigui uniforme, millorar l'estructura de la banda i ajudar a reduir la distorsió del tractament tèrmic. Tanmateix, si la temperatura d'escalfament és desigual durant el procés de forja, el grau de deformació és desigual o la temperatura final de forja és alta, augmentarà la distorsió del tractament tèrmic de l'engranatge.
11. Tractament tèrmic preparatori
El tractament tèrmic preliminar dels engranatges en blanc té un paper important en la reducció de la distorsió final del tractament tèrmic. Quan s'utilitza la normalització ordinària, la distorsió del tractament tèrmic és relativament gran; quan s'utilitza la normalització isotèrmica o l'extinció i el tremp, es pot reduir la distorsió del tractament tèrmic. Això es deu al fet que la normalització isotèrmica i el tremp i el tremp poden millorar la microestructura de l'acer, fent-lo més uniforme i més fi, reduint així la distorsió del tractament tèrmic.
12. Procés d'extinció i refredament
Els processos d'extinció i refrigeració són enllaços clau en la generació de la distorsió del tractament tèrmic d'engranatges. Durant el procés d'extinció, hi ha molts factors que condueixen a la distorsió a causa de factors com ara grans canvis en el volum específic del teixit, altes temperatures d'escalfament i un refredament intens. Com més ràpida sigui la velocitat de refrigeració, més greu serà el refredament desigual i més significativa serà la distorsió de la deformació. A més, el tipus de mitjà de refrigeració d'extinció, el rendiment de refrigeració, la tempabilitat, etc. també estan relacionats amb la distorsió. Per tant, durant els processos d'extinció i refredament, els paràmetres com la temperatura d'escalfament, la velocitat de refrigeració i el tipus de mitjà de refrigeració d'extinció s'han de controlar raonablement per reduir la distorsió del tractament tèrmic.
La distorsió del tractament tèrmic de l'engranatge és el resultat de múltiples factors. Per tal de reduir la distorsió del tractament tèrmic, s'han de prendre mesures integrals per controlar-lo a partir de la selecció del material, el disseny d'engranatges, el control de la microestructura, el procés de forja, el tractament tèrmic preliminar i els processos de refredament i refredament. Només així es pot garantir un bon rendiment i qualitat dels engranatges durant el procés de tractament tèrmic.
