Pavarų terminis apdorojimas anglies dioksidu: stiprumo, ilgaamžiškumo ir našumo didinimas

Šiuolaikinėse energijos perdavimo sistemose krumpliaračiai turi veikti ekstremaliomis sąlygomis, esant dideliam sukimo momentui, nuolatiniam sukimuisi, didelėms apkrovoms, svyruojančiam greičiui ir ilgiems darbo ciklams. Tradiciniai legiruoti plienai, net ir pasižymintys geru vidiniu kietumu, dažnai negali atlaikyti tokių sudėtingų sąlygų be paviršiaus pažeidimų, dantų įdubimų, įbrėžimų, dilimo ir nuovargio įtrūkimų. Siekiant įveikti šiuos iššūkius, terminis apdorojimas tampa esminiu krumpliaračių gamybos etapu, o tarp visų metodų,anglinimasišsiskiria kaip vienas efektyviausių paviršiaus grūdinimo procesų.

Anglinimas (dar vadinamas korpusiniu grūdinimu) yra metalurgijos technika, kurios metu aukštoje temperatūroje į plieninių krumpliaračių paviršiaus sluoksnį įvedama anglies. Po grūdinimo paviršius virsta kietu martensitiniu korpusu, o šerdis išlaiko tvirtumą ir atsparumą smūgiams. Šis derinys reiškia, kad išorėje kieta, viduje tvirta. Štai kodėl įanglintos pavaros plačiai naudojamos automobilių transmisijose, pramoninėse pavarų dėžėse, sunkiosiose mašinose, kasybos įrangoje, aviacijos ir kosmoso pavarose ir robotikoje.

Kas yra carburizavimas?

Įanglinimas yra difuzijos pagrindu atliekamas terminis apdorojimas, paprastai atliekamas 880–950 °C temperatūroje. Proceso metu krumpliaračiai kaitinami anglies prisotintoje atmosferoje. Anglies atomai difunduoja į plieno paviršinį sluoksnį, padidindami jo anglies kiekį. Po reikiamo laiko pašildymo krumpliaračiai greitai grūdinami, kad susidarytų sukietėjęs martensitinis korpusas.

Anglies įsiskverbimo gylis vadinamas čaulos gyliu ir gali būti kontroliuojamas keičiant temperatūrą, laikymo laiką ir anglies potencialą. Paprastai tikslinis čaulos gylis svyruoja nuo 0,8 mm iki 2,5 mm, priklausomai nuo taikymo, krumpliaračio dydžio ir reikiamos apkrovos.

Kodėl krumpliaračius reikia deginti?

Angliaanglinimas ne tik padidina kietumą, bet ir žymiai pagerina našumą realiomis darbo sąlygomis. Pagrindiniai privalumai:

1. Didelis atsparumas dilimui
   Sukietėjęs paviršius apsaugo nuo abrazyvinio dilimo, įdubimų, mikroskilimų ir paviršiaus nuovargio pažeidimų.

2. Didesnė keliamoji galia
   Angliaangės pavaros gali atlaikyti sunkesnes apkrovas ir perduoti didesnį sukimo momentą be deformacijos.

3. Pagerintas dantų lenkimo stiprumas
   Minkštas, kalimas šerdis sugeria smūgius ir smūgius, sumažindamas dantų lūžių riziką.

4. Geresnis nuovargio gyvenimas
   Angliaangės pavaros gali veikti dešimtis tūkstančių valandų didelio ciklo sąlygomis.

5. Sumažinta trintis ir šilumos generavimas
   Sklandesnis dantų sukibimas užtikrina tylesnę ir energiją taupančią transmisiją.

Dėl šių privalumų carburizavimas tapo standartiniu terminio apdorojimo būdu.automobiliųpavaros, ypač skirtoskūginės pavaros, sraigtinės pavaros, žiedinės pavaros, diferencialinės pavaros ir transmisijos velenai.

Karbonizacijos procesas žingsnis po žingsnio

Visas įanglinimo procesas apima kelis etapus, kurių kiekvienas turi įtakos galutiniam rezultatui:

1. Išankstinis pašildymas ir austenitizavimas

Krumpliaračiai įkaitinami iki įanglinimo temperatūros, kur plienas virsta austenitu. Ši struktūra leidžia anglimi lengvai difunduoti.

2. Anglies difuzija ir korpuso formavimasis

Krumpliaračiai laikomi anglies prisotintoje aplinkoje (dujose, vakuume arba kietoje įanglinimo priemonėje). Anglies atomai difunduoja į vidų, po grūdinimo sudarydami sukietėjusį korpusą.

3. Grūdinimas

Greitas aušinimas paverčia daug anglies turintį paviršiaus sluoksnį martensitu – itin kietu ir atspariu dilimui.

4. Grūdinimas

Po grūdinimo reikalingas atleidimas, siekiant sumažinti trapumą, pagerinti tvirtumą ir stabilizuoti mikrostruktūrą.

5. Galutinis apdirbimas / šlifavimas

Termiškai apdoroti krumpliaračiai dažnai šlifuojami arba poliruojami, kad būtų pasiekta tiksli dantų geometrija, lygus sąlyčio vaizdas ir optimalus triukšmo valdymas.

Pavarų įanglinimo tipai

Sukurta keletas anglies dioksido įanglinimo technologijų, kurių kiekviena turi unikalių privalumų.

Tarp jų,vakuuminis įanglinimasdėl vienodo korpuso pasiskirstymo, ekologiškumo ir mažo iškraipymo vis labiau pageidaujamas tiksliosioms pavaroms.

Medžiagų pasirinkimas carburizavimui

Ne visi plienai yra tinkami įanglinimui. Idealios medžiagos yra mažai anglies turintys legiruoti plienai, pasižymintys geru grūdinamumu ir tvirtumu šerdyje.

Įprasti įanglinimo plienai:

• 16MnCr5

• 20CrMnTi

• 8620 / 4320 plienas

• 18CrNiMo7-6

• SCM415 / SCM420

Šie plienai leidžia giliai sukietėti, išlaikant tvirtą, kalųjį šerdį – puikiai tinka sunkiosioms pavaroms.

Karburizuotų krumpliaračių kokybės veiksniai

Norint pasiekti stabilų našumą, reikia kontroliuoti kelis svarbius veiksnius:

1. Paviršiaus anglies koncentracija

2. Efektyvus bylos gylis (ECD)

3. Išlaikytas austenito lygis

4. Iškraipymas ir matmenų stabilumas

5. Kietumo vienodumas (58–62 HRC paviršiuje)

Gerai kontroliuojamas įanglinimo procesas užtikrina patikimą pavarų veikimą daugelį metų su minimalia priežiūra.

Karburizuotų krumpliaračių pritaikymas

Angliaanglių įanglinimas plačiai naudojamas pramonės šakose, kuriose labai svarbus patikimumas, tikslumas ir didelis apkrovų patvarumas:

• Automobilių pavarų dėžės ir diferencialinės sistemos

• Traktorių, kasybos ir sunkiosios technikos

• Robotai ir automatizavimo pavaros

• Vėjo turbinų pavarų dėžės

• Orlaivių pavaros ir turbinų transmisijos

• Jūrų varymo sistemos

Visur, kur pavaros turi atlaikyti smūgius, slėgį ir ilgalaikį sukamąjį įtempį, įanglinimas yra patikimiausias sprendimas.

Angliavandeniu terminis apdorojimas paverčia įprastus plieninius krumpliaračius didelio našumo komponentais, galinčiais atlaikyti sudėtingas sąlygas. Šis procesas sustiprina paviršių nuo dilimo ir nuovargio, tuo pačiu išsaugant tvirtą vidinę šerdį, kad ji būtų atspari smūgiams. Mašinoms tobulėjant siekiant didesnio galios tankio ir efektyvumo, angliesvandeniu dengti krumpliaračiai išliks pagrindine technologija šiuolaikinėse inžinerijos ir energijos perdavimo sistemose.