Gli ingranaggi sono componenti chiave della trasmissione nelle apparecchiature meccaniche e le loro prestazioni e qualità influiscono direttamente sull'efficienza operativa e sulla durata dell'intera apparecchiatura. Essendo un anello importante nel processo di produzione degli ingranaggi, il trattamento termico svolge un ruolo importante nel migliorare la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica degli ingranaggi. Tuttavia, il processo di trattamento termico è spesso accompagnato da problemi di distorsione degli ingranaggi, che non solo influiscono sulla precisione degli ingranaggi, ma possono anche influenzarne negativamente la resistenza e la durata. Questo articolo discuterà in dettaglio i 12 principali fattori di distorsione del trattamento termico degli ingranaggi, con l'obiettivo di fornire un riferimento utile per la produzione di ingranaggi.
1. Contenuto di carbonio
Il contenuto di carbonio è il fattore principale che influenza la distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. Maggiore è il contenuto di carbonio nel materiale dell'ingranaggio, maggiore è la distorsione di deformazione e la distorsione del volume prodotta durante la tempra. Questo perché durante il processo di tempra dell'acciaio ad alto tenore di carbonio, il volume cambia notevolmente quando l'austenite si trasforma in martensite, con conseguente aumento della distorsione. Pertanto, nella scelta dei materiali degli ingranaggi, il contenuto di carbonio dovrebbe essere ragionevolmente controllato in base ai requisiti di utilizzo specifici.
2. Elementi di lega
Gli elementi di lega hanno anche un impatto significativo sulla distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. Alcuni elementi di lega come C, Mn, Ni, Cr, Mo, ecc. possono aumentare la temprabilità, ma anche aumentare la tendenza alla distorsione. Altri elementi di lega come Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti, ecc. aiutano a ridurre la distorsione. Ciò è dovuto principalmente al fatto che questi elementi possono influenzare la microstruttura dell'acciaio, influenzando così la distribuzione delle sollecitazioni e la distorsione durante il trattamento termico.
3. Temprabilità
La temprabilità è un importante indice di prestazione dei materiali degli ingranaggi, che determina se l'ingranaggio può ottenere una struttura martensitica uniforme durante il processo di tempra. Maggiore è la temprabilità, maggiore è la distorsione prodotta dall'ingranaggio durante la tempra. Questo perché durante il processo di tempra di materiali con elevata temprabilità, la velocità di trasformazione dell'austenite in martensite è elevata e la variazione di volume è ampia, con conseguente aumento della distorsione. Pertanto, quando si selezionano i materiali degli ingranaggi, la temprabilità dovrebbe essere ragionevolmente controllata in base ai requisiti di utilizzo specifici.
4. Progettazione degli ingranaggi
Anche la forma e le dimensioni del progetto dell'ingranaggio hanno un impatto importante sulla distorsione del trattamento termico. Difetti di progettazione come forma asimmetrica, scarsa uniformità della sezione trasversale, scarsa rigidità dei raggi e posizionamento improprio dei fori di processo aumenteranno la distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. Pertanto, durante la progettazione degli ingranaggi, è necessario adottare il più possibile forme simmetriche, sezioni trasversali uniformi e posizioni ragionevoli dei fori di processo per ridurre la distorsione del trattamento termico.
5. Disomogeneità della microstruttura
L'eterogeneità microstrutturale dell'acciaio è anche uno dei fattori importanti che portano alla distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. La microstruttura disomogenea comprende tessuto grossolano, ampia segregazione e tessuto reticolare, ecc. Questi difetti aumenteranno il grado di distorsione durante il processo di tempra. Pertanto, durante il processo di preparazione dei materiali degli ingranaggi, questi difetti microstrutturali dovrebbero essere eliminati il più possibile per ottenere una microstruttura uniforme e fine.
6. Organizzazione e segregazione bandistica
La struttura a bande e la segregazione sono uno dei difetti più comuni nell'acciaio e hanno anche un impatto significativo sulla distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. La struttura a bande si forma a causa della distribuzione non uniforme degli elementi di lega nell'acciaio, che porterà a una distribuzione non uniforme delle sollecitazioni durante il processo di tempra, aggravando così la distorsione. La segregazione si forma a causa della ridistribuzione degli elementi soluti durante il processo di solidificazione dell'acciaio, che porterà a prestazioni irregolari del materiale dell'ingranaggio, influenzando così la distorsione del trattamento termico.
7. Forma della billetta per colata continua
Anche la forma della billetta per colata continua ha una certa influenza sulla distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. La distorsione del trattamento termico degli ingranaggi prodotti con billette quadrate per colata continua è relativamente uniforme, mentre la distorsione del trattamento termico degli ingranaggi prodotti con billette rettangolari per colata continua ha una direzionalità evidente. Ciò è dovuto principalmente al fatto che billette di colata continua di forme diverse produrranno diverse distribuzioni delle sollecitazioni durante il processo di raffreddamento, influenzando così la distorsione del trattamento termico.
8. Granulometria essenziale
La dimensione del grano intrinseca si riferisce alla dimensione dei grani dell'acciaio allo stato austenitico. Quanto più fine è la dimensione del grano intrinseco, la quantità di distorsione dopo l'estinzione dell'ingranaggio verrà ridotta di conseguenza. Questo perché la variazione di volume dell'acciaio a grana fine durante il processo di tempra da austenite a martensite è relativamente piccola, riducendo così la distorsione. Pertanto, nel processo di preparazione dei materiali degli ingranaggi, è necessario utilizzare il più possibile l'acciaio a grana fine.
9. Struttura originale del pezzo grezzo
Anche la struttura originale del grezzo dell'ingranaggio ha un impatto importante sulla distorsione del trattamento termico. Se la struttura originale del grezzo non è uniforme, ciò causerà una distribuzione non uniforme delle sollecitazioni nell'ingranaggio durante il trattamento termico, esacerbando così la distorsione. Pertanto, durante il processo di preparazione degli sbozzi degli ingranaggi, la disomogeneità della struttura originale dovrebbe essere eliminata il più possibile per ottenere una struttura originale uniforme e fine.
10. Processo di forgiatura
Il processo di forgiatura ha anche un impatto significativo sulla distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. La forgiatura completa aiuta a ridurre la distorsione, in particolare la formazione di una struttura metallica ragionevole dopo la forgiatura, che può ridurre la distorsione del trattamento termico. Una forgiatura ragionevole può anche ridurre la segregazione della billetta forgiata, uniformare la struttura, migliorare la struttura della fascia e contribuire a ridurre la distorsione del trattamento termico. Tuttavia, se la temperatura di riscaldamento non è uniforme durante il processo di forgiatura, il grado di deformazione non è uniforme o la temperatura finale di forgiatura è elevata, ciò causerà un aumento della distorsione del trattamento termico degli ingranaggi.
11. Trattamento termico preparatorio
Il trattamento termico preliminare degli sbozzi degli ingranaggi svolge un ruolo importante nel ridurre la distorsione del trattamento termico finale. Quando viene utilizzata la normalizzazione ordinaria, la distorsione del trattamento termico è relativamente ampia; quando si utilizza la normalizzazione isotermica o l'estinzione e il rinvenimento, la distorsione del trattamento termico può essere ridotta. Questo perché la normalizzazione isotermica e la tempra e rinvenimento possono migliorare la microstruttura dell'acciaio, rendendolo più uniforme e più fine, riducendo così la distorsione del trattamento termico.
12. Processo di tempra e raffreddamento
I processi di tempra e raffreddamento sono collegamenti chiave nella generazione della distorsione del trattamento termico degli ingranaggi. Durante il processo di tempra, ci sono molti fattori che portano alla distorsione dovuta a fattori quali grandi cambiamenti nel volume specifico del tessuto, temperature di riscaldamento elevate e raffreddamento intenso. Più veloce è la velocità di raffreddamento, più grave è il raffreddamento irregolare e più significativa la distorsione della deformazione. Inoltre, anche il tipo di mezzo di raffreddamento, le prestazioni di raffreddamento, la temprabilità, ecc. sono legati alla distorsione. Pertanto, durante i processi di tempra e raffreddamento, parametri quali temperatura di riscaldamento, velocità di raffreddamento e tipo di mezzo di raffreddamento dovrebbero essere ragionevolmente controllati per ridurre la distorsione del trattamento termico.
La distorsione del trattamento termico degli ingranaggi è il risultato di molteplici fattori. Al fine di ridurre la distorsione del trattamento termico, dovrebbero essere adottate misure globali per controllarlo a partire dalla selezione dei materiali, dalla progettazione degli ingranaggi, dal controllo della microstruttura, dal processo di forgiatura, dal trattamento termico preliminare e dai processi di tempra e raffreddamento. Solo in questo modo è possibile garantire buone prestazioni e qualità degli ingranaggi durante il processo di trattamento termico.
