Σε τι χρησιμεύουν οι τεχνικοί δείκτες μέρη ενανθράκωσης και σβέσης?

Η ενανθράκωση και η απόσβεση σχηματίζει ένα στρώμα μαρτενσίτη με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα στην επιφάνεια του εξαρτήματος, το οποίο έχει υψηλή σκληρότητα, υψηλή περιεκτικότητα σε καρβίδια και υψηλή αντοχή στη φθορά. Ο πυρήνας είναι δομή μαρτενσίτη χαμηλών εκπομπών άνθρακα, επομένως η επιφανειακή θλιπτική τάση είναι μεγάλη. Η συνολική σκληρότητα είναι υψηλή. Αυτά τα χαρακτηριστικά κάνουν την ενανθράκωση και το σβήσιμο να χρησιμοποιούνται ευρέως σε γρανάζια και άλλα μέρη που απαιτούν υψηλή αντοχή στη φθορά, υψηλή αντοχή σε κόπωση και υψηλή αντοχή σε κόπωση επαφής. Η επαγωγική σκλήρυνση έχει τα χαρακτηριστικά της ταχείας θέρμανσης και της ταχείας ψύξης, γεγονός που αυξάνει σημαντικά το μέγεθος των κόκκων του υλικού. Ενώ αποκτά εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα, αποκτά υψηλότερο δείκτη σκληρότητας, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση των εξαρτημάτων.

1. Αντοχή στην τριβή

Τα ανθρακούχα και σβησμένα μέρη έχουν υψηλή αντοχή στη φθορά λόγω της υψηλής σκληρότητας και των καρβιδίων στην επιφάνεια. Η επαγωγική σκλήρυνση μπορεί να αποκτήσει υψηλή σκληρότητα υπό χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και η αντίσταση στη φθορά σχετίζεται επίσης με τη μικροδομή της.

Το σβήσιμο ενανθράκωσης 20CrMnTiH3 και το σβήσιμο επαγωγής χάλυβα 45 κατασκευάζονται σε τυπικά δείγματα φθοράς, με σκληρότητα 62-62.5 HRC, δοκιμασμένα σε μηχανή δοκιμής φθοράς M-200 και τα εξαρτήματα φθοράς είναι T10 σβησμένα. Μετά από 1.6 εκατομμύρια φορές φθοράς, το δείγμα ενανθράκωσης έχασε 4.0 mg και το δείγμα που σβήστηκε με επαγωγή έχασε 2.1 mg. Ποιος είναι ο μηχανισμός που κάνει τα επαγωγικά σκληρυμένα δείγματα να έχουν μεγαλύτερη αντοχή στη φθορά; Αξίζει να μελετηθεί.

2. Δύναμη

Γενικά πιστεύεται ότι η αντοχή σχετίζεται με τη σκληρότητα και η ίδια σκληρότητα μπορεί να αποκτήσει την ίδια αντοχή. Για συγκεκριμένα μέρη, ποιες άλλες παράμετροι σχετίζονται με αυτό; Δοκιμάσαμε τα τυπικά δείγματα εφελκυσμού σε σχήμα αλτήρα κατασκευασμένα από ενανθράκωση και σβέση 20CrMnTiH3 και επαγωγική απόσβεση χάλυβα 45, 40CrH, 40MnBH. Η πραγματική διάμετρος εξαρτήματος του δείγματος ήταν 20 mm και οι μετρούμενες αντοχές εφελκυσμού ήταν 819MPa, 1184MPa, 1364MPa. Στα 1369MPa, η αντοχή πολλών δειγμάτων χάλυβα μεσαίου άνθρακα μετά την επαγωγική απόσβεση είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των ενανθρακωμένων εξαρτημάτων.

Τα αποτελέσματα των δύο διαδικασιών συγκρίνονται. Η επιφάνεια του ανθρακοποιημένου και σβησμένου δείγματος είναι μαρτενσίτης υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, το ενανθρακωμένο στρώμα είναι 1.25 mm, η σκληρότητα είναι 62-63HRC και ο πυρήνας είναι μαρτενσίτης χαμηλών εκπομπών άνθρακα και η σκληρότητα είναι 32HRC. Η επιφάνεια του επαγωγικού σκληρυμένου δείγματος είναι μαρτενσίτης μεσαίου άνθρακα, το βάθος του σκληρυμένου στρώματος είναι 3.6 mm, η σκληρότητα είναι 62HRC και ο πυρήνας είναι σκληρυμένος σορβίτης, η σκληρότητα είναι 26HRC. Μπορεί να βρεθεί ότι υπάρχει μεγάλη διαφορά στο βάθος του επιφανειακού σκληρυμένου στρώματος που λαμβάνεται με τις δύο μεθόδους επεξεργασίας και η επαγωγική σκλήρυνση μπορεί να αποκτήσει ένα βαθύτερο σκληρυμένο στρώμα, αποκτώντας έτσι μεγαλύτερη μερική αντοχή. Επομένως, όταν συζητάμε ποια διαδικασία ενίσχυσης είναι καλύτερη, δεν πρέπει να την αναλύουμε μόνο από μικροσκοπική, αλλά και να την εξετάζουμε από μακροσκοπική.

3. Δύναμη κόπωσης

Μετά την ενανθράκωση και τη σκλήρυνση με επαγωγή, η επιφάνεια των εξαρτημάτων ενισχύεται αποτελεσματικά και σχηματίζεται μεγαλύτερη υπολειμματική θλιπτική τάση και και τα δύο έχουν υψηλότερη αντοχή σε κόπωση.

Τα εξαρτήματα γραναζιών με συντελεστή 2.5 επιλέχθηκαν για έρευνα και ενανθράκωσαν και σβήστηκαν με 20CrMnTiH3 με βάθος ενανθράκωσης 1.2 mm. 45 χάλυβας και 42CrMo σκληρύνθηκαν επαγωγικά με βάθος σβέσης ρίζας δοντιού 2.0 mm. Η σκληρότητα είναι 61~63HRC και τα δόντια αλέθονται μετά από θερμική επεξεργασία. Δοκιμή στη μηχανή δοκιμής κόπωσης σύμφωνα με τη μέθοδο φόρτωσης που φαίνεται στο Σχήμα 1. Τα φορτία τελικής πίεσης μέσης κόπωσης κάμψης των τριών διαφορετικών υλικών και των δοντιών του γραναζιού που έχουν υποστεί θερμική επεξεργασία είναι 18.50 kN, 20.30 kN και 28.88 kN, αντίστοιχα. Η αντοχή σε κόπωση των σκληρυμένων με επαγωγή γραναζιών 42CrMo είναι 56% υψηλότερη από αυτή της ενανθράκωσης και σβέσης 20CrMnTiH3, γεγονός που έχει σημαντικά πλεονεκτήματα. Για να αναλυθεί ο μηχανισμός του, είναι απαραίτητο να ξεκινήσουμε με τη δομή του σκληρυμένου στρώματος, το επίπεδο επιφανειακής θλιπτικής τάσης, τη δομή της καρδιάς και τη σκληρότητα.

4. Επαφή δύναμης κόπωσης

Για εξαρτήματα μετάδοσης, η αστοχία κόπωσης επαφής της επιφάνειας του δοντιού είναι επίσης ο κύριος τρόπος αστοχίας. Τα ελαφρά γρανάζια έχουν σχετικά χαμηλές απαιτήσεις για κόπωση επαφής και εάν η επαγωγική σκλήρυνση μπορεί να αντικαταστήσει την ενανθράκωση και τη σκλήρυνση σε συγκεκριμένα γρανάζια βαρέως τύπου, αυτός ο δείκτης είναι ένα περιεχόμενο που πρέπει να αξιολογηθεί. Η έρευνά μας σε αυτόν τον τομέα δεν είναι αρκετά βαθιά.

5. Παραμόρφωση απόσβεσης

Η διαδικασία ενανθράκωσης έχει υψηλή θερμοκρασία, μεγάλο χρόνο και μεγάλη παραμόρφωση σβέσης. Η επακόλουθη διαδικασία λείανσης θα λεπτύνει την επιφάνεια με την υψηλότερη αντοχή και την υψηλότερη θλιπτική τάση, με αποτέλεσμα τη μείωση της αντοχής του εξαρτήματος. Η ενανθράκωση και το σβήσιμο των γραναζιών χρησιμοποιεί όλο και περισσότερο την τεχνολογία σβέσης με πίεση, ο σκοπός είναι να μειωθεί η παραμόρφωση σβέσης. Η παραμόρφωση της επαγωγικής σκλήρυνσης είναι σχετικά μικρή και λόγω του πάχους του σβησμένου στρώματος, η επίδραση της λείανσης στο βάθος σκλήρυνσης είναι σχετικά μικρή.