Un albero del cambio si riferisce a una parte meccanica che supporta una parte rotante e ruota con essa per trasmettere momenti di movimento, coppia o flessione. In genere, ha una forma di asta di metallo e ogni segmento può avere un diametro diverso. Le parti della macchina che fanno un movimento orientabile sono montate sull'albero.
introduzione
L'albero del cambio è principalmente soggetto a carichi alternati, carichi di impatto, sollecitazioni di taglio e sollecitazioni di contatto. L'albero è soggetto a crepe e i denti sono soggetti a usura. Pertanto, è necessario che il nucleo dell'albero del cambio abbia una certa resistenza e tenacità, nonché un elevato limite di fatica e una resistenza multipla agli urti. La superficie dovrebbe anche avere una certa durezza e resistenza all'usura.
classificazione
In base alla forma dell'asse, l'albero può essere diviso in due tipi: l'albero motore e l'albero diritto.
In base alle condizioni del cuscinetto dell'albero, può essere ulteriormente suddiviso in:
1 albero, che è soggetto sia al momento flettente che alla coppia, è l'albero più comune nelle macchine, come alberi in vari riduttori.
2 mandrino, usato per sostenere le parti rotanti solo per sopportare il momento flettente senza trasmettere la coppia, una certa rotazione del mandrino, come l'asse del veicolo ferroviario, ecc., Alcuni mandrini non ruotano, come l'albero che sostiene la puleggia .
3 albero di trasmissione, utilizzato principalmente per trasmettere la coppia senza momento flettente, come il lungo asse ottico nel meccanismo di movimento della gru, l'albero di trasmissione della vettura e così via.
design
Nella progettazione, l'uso dell'albero del cambio non è generalmente altro che il seguente:
1. L'albero del cambio è generalmente un piccolo ingranaggio (un ingranaggio con un piccolo numero di denti)
2, l'albero del cambio è generalmente al livello di alta velocità (cioè a basso livello di coppia)
3. Gli alberi del cambio vengono usati raramente come ingranaggi del cambio per il cambio. Sono generalmente ingranaggi a corsa fissa. In primo luogo, poiché sono ad alta velocità, la loro alta velocità non è adatta per lo slittamento.
4. L'albero del cambio è una combinazione dell'albero e del cambio. Tuttavia, nella progettazione, la lunghezza dell'albero dovrebbe essere ridotta il più possibile. Se è troppo lungo, non favorisce la dentatrice superiore. In secondo luogo, il supporto dell'albero è troppo lungo, il che rende l'albero più spesso. Aumentare la resistenza meccanica (come rigidità, flessione, resistenza alla flessione, ecc.)
Selezione del materiale
Il materiale dovrebbe avere buone proprietà meccaniche e l'acciaio 42CrMo è spesso sottoposto a normalizzazione, tempra e rinvenimento, tempra a riscaldamento ad induzione e rinvenimento a bassa temperatura per ottenere le prestazioni richieste. L'acciaio 42CrMo è un acciaio ad altissima resistenza con elevata resistenza e tenacità, buona temprabilità, assenza di fragilità di temperamento evidente, elevato limite di fatica e resistenza agli urti multipli dopo tempra e rinvenimento e buona resistenza all'impatto a bassa temperatura. L'acciaio è adatto per la fabbricazione di stampi in plastica di medie e grandi dimensioni che richiedono una certa resistenza e tenacità. 42CrMo è un acciaio legato in carbonio medio. Il trattamento termico preliminare si sta normalizzando. Lo scopo principale è ottenere una certa durezza e ottimizzare la struttura interna e la struttura, facilitare il taglio della billetta e prepararsi per la tempra e il rinvenimento. Lo scopo di tempra e rinvenimento è di migliorare le proprietà meccaniche complessive dell'albero dell'ingranaggio del laminatoio. L'estinzione della superficie di riscaldamento a induzione a media frequenza è di fare in modo che la superficie del pezzo ottenga elevata durezza e resistenza all'usura, mentre il nucleo mantiene ancora una certa resistenza, elevata plasticità e tenacità.
42CrMo è acciaio legato per alberi e parti strutturali impegnativi
L'elemento legante Cr, Mo contenuto in acciaio 42CrMo. Tra questi, il cromo può aumentare la temprabilità dell'acciaio e ha un effetto di indurimento secondario. Può migliorare la durezza e la resistenza all'usura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio senza rendere l'acciaio fragile; quando il contenuto supera il 12%. L'acciaio ha una buona resistenza all'ossidazione alle alte temperature e una media corrosione resistente all'ossidazione. Aumenta anche la resistenza termica dell'acciaio, che è il principale elemento legante dell'acciaio inossidabile resistente agli acidi e dell'acciaio resistente al calore. Il ruolo principale del cromo nell'acciaio strutturale bonificato è migliorare la temprabilità. L'acciaio ha buone proprietà meccaniche complete dopo l'estinzione e il rinvenimento e nell'acciaio carburato possono anche essere formati carburi contenenti cromo, migliorando così la resistenza all'usura della superficie del materiale. Il molibdeno migliora la temprabilità e la resistenza al calore dell'acciaio. Prevenire la fragilità del carattere, aumentare la rimanenza e la forza coercitiva e la resistenza alla corrosione in alcuni media. In acciaio bonificato, il molibdeno può approfondire e indurire parti di sezioni più grandi e migliorare la resistenza alla tempra dell'acciaio. O stabilità di tempra, in modo che le parti possano essere temperate a temperature più elevate, eliminando in tal modo più efficace (o riducendo) lo stress residuo e migliorando la plasticità. Pertanto, 42CrMo viene spesso utilizzato come materiale dell'albero del cambio del laminatoio in produzione. Le sue proprietà meccaniche complete sono in linea con i requisiti di qualità.
Attraverso l'analisi del processo di trattamento termico dell'acciaio 42CrMo e l'azione degli elementi leganti, vengono chiariti i problemi ai quali è necessario prestare attenzione durante l'esecuzione del processo di trattamento termico. Può determinare correttamente la temperatura di riscaldamento, il tempo, il tempo di mantenimento e il metodo di raffreddamento. Lo scopo è quello di raggiungere le prestazioni richieste e garantire la qualità attraverso il corretto processo di trattamento termico.
Tecnologia di elaborazione
Processo di lavorazione dell'albero del cambio (prendere come esempio l'acciaio 45):
1. blanking vuoto
2. macchina ruvida
3. trattamento di tempra e rinvenimento (aumento della tenacità dell'albero del cambio e della rigidità dell'albero)
4. denti della macchina sottili su misura
5. Se sull'albero è presente una sede per chiavetta, è possibile elaborare prima la sede per chiavetta.
6. hobbing
7. Tempra a media frequenza di superficie del dente (induzione di frequenza con tempra ad alta frequenza), tempra di durezza HRC48-58 (il valore di durezza specifica dipende dalle condizioni di lavoro, dal carico e da altri fattori)
8. digrignare i denti
9. l'ispezione finale del prodotto finito
Processo di trattamento termico
Design di processo normalizzato pieghevole
La normalizzazione è un processo di trattamento termico semplice ed economico in cui l'acciaio viene riscaldato a una temperatura superiore al punto critico superiore (AC3 o Acm) da 40 a 60 ° C o superiore e l'isolamento viene completamente austenitizzato e raffreddato in aria. Serve a uniformare la raffinatezza del grano e la distribuzione del metallo duro.
Dopo la normalizzazione, l'acciaio suballuminio è F + S, l'acciaio eutettoide è S e l'acciaio ipereutettoide è la cementite secondaria S +, che è discontinua.
(1). Normalizzazione della temperatura di riscaldamento
Generalmente, la temperatura di riscaldamento per l'acciaio ipoeutettoide è di solito da 30 a 50 ° C sopra Ac3 e la temperatura di normalizzazione per l'acciaio in lega di carbonio medio è di solito da 50 a 100 ° C sopra Ac3 e lo spray viene raffreddato dopo un certo periodo di tempo . Il metodo di raffreddamento è chiamato normalizzazione ad alta temperatura. Lo schema di fase della lega ferro-carbonio è mostrato in Fig. 6. La gamma di temperature di riscaldamento di 42CrMo
(2). Tempo di conservazione del calore normalizzante
Tempo di isolamento, questo problema è più complicato, generalmente determinato dall'esperimento, ma esiste anche una formula empirica: t = αKD t - tempo di mantenimento (min) α - coefficiente di riscaldamento (min / mm) K - il riscaldamento del pezzo è il fattore di correzione D - pezzo efficace spessore (mm)
Il principio di calcolo dello spessore effettivo del pezzo è: lo spessore del pezzo sottile è il suo spessore effettivo; il diametro della lunga barra tonda è il suo spessore effettivo; la lunghezza del pezzo quadrato è il suo spessore effettivo; l'altezza e la larghezza del pezzo rettangolare sono efficaci. Spessore; lo spessore effettivo di un pezzo cilindrico affusolato è 2L / 3 dall'estremità piccola (L è la lunghezza del pezzo); il pezzo con il foro passante ha uno spessore della parete di spessore effettivo. In generale, l'acciaio al carbonio può essere calcolato in base allo spessore effettivo del pezzo ogni 25 mm per un'ora, l'acciaio legato può calcolare il tempo di tenuta per ogni 20 mm dello spessore effettivo del pezzo e il tempo di riscaldamento dovrebbe essere di circa 2 a 3 ore.
(3). Lo scopo di normalizzare
Lo scopo principale della normalizzazione è eliminare i difetti di forgiatura, uniformare la composizione, la durezza e la tenacità sono buone e migliorare la lavorabilità del materiale e preparare il materiale per la tempra e la tempra.
La normalizzazione viene utilizzata principalmente per pezzi in acciaio. La normale normalizzazione dell'acciaio è simile alla ricottura, ma la velocità di raffreddamento è leggermente maggiore e la struttura è più fine. Alcuni acciai con una bassa velocità di raffreddamento critica (vedi tempra) possono essere trasformati in martensite mediante raffreddamento in aria. Questo trattamento non è una proprietà normalizzante, ma si chiama tempra dell'aria. Al contrario, alcuni pezzi di grandi dimensioni realizzati in acciaio con un elevato tasso di raffreddamento critico non possono ottenere martensite anche se estinti in acqua e l'effetto di tempra è prossimo alla normalizzazione. La durezza dell'acciaio dopo la normalizzazione è superiore a quella della ricottura. Nella normalizzazione, non è necessario raffreddare il pezzo con la fornace come la ricottura, occupando un breve tempo della fornace e un'alta efficienza di produzione, quindi nella produzione normale si utilizza la normalizzazione invece della ricottura. Per acciai a basso tenore di carbonio con un contenuto di carbonio inferiore allo 0,25%, la durezza ottenuta dopo la normalizzazione è moderata ed è più facile da tagliare rispetto alla ricottura. In generale, la normalizzazione viene utilizzata per tagliare e lavorare. Per acciaio al carbonio medio con un contenuto di carbonio dallo 0,25 allo 0,5%, può soddisfare i requisiti di taglio dopo la normalizzazione. Per le parti a carico leggero realizzate con questo tipo di acciaio, la normalizzazione può essere utilizzata anche come trattamento termico finale. L'acciaio per utensili ad alto tenore di carbonio e l'acciaio per cuscinetti sono normalizzati per eliminare i carburi di rete nella struttura e preparare la struttura per la ricottura sferoidale.
La normalizzazione del processo 42CrMo viene utilizzata principalmente per forgiati di grandi dimensioni, che possono essere utilizzati come trattamento termico finale per evitare una grande tendenza a rompersi durante l'estinzione. Di solito sono disposti dopo la produzione in bianco, prima del taglio o dopo la sgrossatura, prima della semifinitura. Lo scopo della normalizzazione è quello di affinare i grani, migliorare la struttura, migliorare la lavorabilità e preparare la tempra e il trattamento termico finale.
La circonferenza va da 850 a 900 ° C. Quando la temperatura di riscaldamento è troppo bassa, la ferrite pro-eutettoide non si dissolve completamente e non raggiunge il raffinamento del grano. Se la temperatura di riscaldamento è troppo elevata, l'ingrossamento del grano peggiorerà le proprietà meccaniche dell'acciaio, quindi possiamo scegliere 870 ° C.
Pieghevole e tempera
Trattamento di tempra e rinvenimento: il metodo di trattamento termico del rinvenimento ad alta temperatura dopo tempra è chiamato trattamento di tempra e rinvenimento. Il rinvenimento ad alta temperatura si riferisce al rinvenimento tra 500-650 ° C. La tempra e il rinvenimento possono far sì che le proprietà dell'acciaio e dei materiali siano ampiamente adattate e che la sua resistenza, plasticità e tenacità siano buone e che abbia buone proprietà meccaniche complete. Dopo il trattamento di tempra e rinvenimento, si ottiene la sorbite temperata. La sorbite temperata si forma quando la martensite è temperata e può essere distinta ingrandendo 500 ~ 600 volte al microscopio metallografico ottico. È un carburo distribuito nella struttura composita di sferuliti a matrice di ferrite (compresa la cementite). È anche una struttura di rinvenimento della martensite, una miscela di ferrite e carburo granulare. A questo punto, la ferrite non ha sostanzialmente sovrasaturazione del carbonio e anche il carburo è un carburo stabile. A temperatura ambiente è un'organizzazione equilibrata.
Trattamento dell'invecchiamento: al fine di eliminare il cambiamento di dimensioni e forma degli strumenti di misurazione di precisione o degli stampi e delle parti in uso a lungo termine, il pezzo viene spesso riscaldato a 100-150 ° C dopo rinvenimento a bassa temperatura (temperatura di rinvenimento a bassa temperatura 150- 250 ° C). , per 5-20 ore, questo processo per stabilizzare la qualità delle parti di precisione è chiamato invecchiamento. È particolarmente importante invecchiare i componenti in acciaio a basse temperature o in condizioni di carico dinamico per eliminare lo stress residuo e stabilizzare la struttura e le dimensioni dell'acciaio.
L'acciaio bonificato ha due tipi di acciaio bonificato e bonificato e acciaio bonificato e legato. Che si tratti di acciaio al carbonio o acciaio legato, il suo controllo del contenuto di carbonio è rigoroso. Se il contenuto di carbonio è troppo elevato, la resistenza del pezzo dopo l'estinzione e il rinvenimento è elevata, ma la resistenza non è sufficiente. Se il contenuto di carbonio è troppo basso, la tenacità aumenta e la resistenza è insufficiente. Al fine di ottenere buone prestazioni complessive delle parti di rinvenimento, il contenuto di carbonio è generalmente controllato da 0,30 a 0,50%.
Durante la tempra e la tempra, l'intera sezione del pezzo deve essere indurita, in modo tale che il pezzo sia ottenuto con martensite da tempra impilata. Temperando ad alta temperatura, si ottiene una microstruttura composta principalmente da sorbite temperata uniforme. È impossibile per una piccola fabbrica condurre analisi metallografiche per ogni forno. Generalmente, viene utilizzato solo per i test di durezza. Vale a dire, la durezza dopo la tempra deve raggiungere la durezza della tempra del materiale e la durezza dopo la tempra viene controllata in base ai requisiti del disegno.
1). La scelta della temperatura di spegnimento.
L'acciaio 42CrMo, contenente lo 0,42% di carbonio, appartiene all'acciaio ipoeutectoide, il contenuto di carbonio dello 0,42% di acciaio Ac3 è di 800 ° C e il fabbisogno di temperatura di tempra dell'acciaio ipoeutectoide è T = Ac3 + 30 ~ 50 (° C). Temperatura di tempra T = 830 ~ 850 (° C), possiamo impostare a 840 ° C.
Tipo di trattamento termico Normalizzazione Durezza del trattamento termico Circa 220HBS
Temperatura di riscaldamento ° C 870 ° C Velocità di riscaldamento circa 300 ° C / h
Tempo di mantenimento 1h Velocità di raffreddamento di circa 20 ° C / s
2). Determinazione del tempo di mantenimento dell'estinzione.
In base alla lunghezza effettiva Φ / 2 = 80/2 = 40mm, si può scoprire che il tempo di mantenimento è maggiore di 56 minuti, ovvero 1 ora per garantire il tessuto ideale.
3). Determinare il mezzo di spegnimento.
Secondo i requisiti delle parti, secondo la Figura 7, si può vedere che la durezza del nucleo dopo l'estinzione è maggiore di HRC23 e la distanza dall'estremità raffreddata ad acqua è inferiore a 33 mm. La distanza di tempra in acqua inferiore a 33 mm è riportata nella Figura 8. È 87 mm, che soddisfa i requisiti (l'acciaio 42CrMo ha un'elevata temprabilità, quindi si dovrebbe scegliere il tempra in olio il più possibile per aumentare la stabilità dell'austenite).
4). Determina la temperatura di tempra.
Curve con diverso contenuto di carbonio e temperatura di rinvenimento ("Trattamento termico dell'acciaio" Hu Guangli, Xie Xiwen Northwestern Polytechnical University Press.) Trova una curva con un contenuto di carbonio dello 0,4 ~ 0,5%, quindi trova HRC sull'ordinata. 35 ~ 40, prendendo la mediana 36, il punto in cui la curva si interseca è la temperatura di riscaldamento, circa 480 ° C
5). Determina il tempo di mantenimento della tempra.
Poiché il tempo di mantenimento della tempra è di 480 ° C, secondo la formula empirica, il tempo di tenuta della tempra va da 1 a 1,5 ore circa. Dopo il rinvenimento, può essere raffreddato ad aria.
6). Lo scopo di tempra e rinvenimento.
La tempra e la tempra rendono il pezzo in lavorazione con eccellenti proprietà meccaniche complete, ovvero una combinazione adeguata di elevata resistenza e alta tenacità e può anche migliorare una certa resistenza all'usura per garantire un funzionamento regolare a lungo termine delle parti.
Tempra di riscaldamento ad induzione pieghevole
La tempra ad induzione, cioè il riscaldamento a induzione, utilizza l'induzione elettromagnetica per generare correnti parassite in un pezzo per riscaldare il pezzo. Media frequenza, frequenza 1000 HZ per raffinazione, alta frequenza, per tempra su superficie metallica, ricottura, frequenza intermedia 2,5 KCHZ per condizionamento interno dei tessuti, cottura a caldo e così via.
La velocità di riscaldamento della tempra da riscaldamento a induzione è elevata, la qualità della tempra è buona e la durezza da tempra è superiore a quella della tempra generale, ottenendo una martensite estremamente fine e la profondità dello strato indurito è facile da controllare ed è facile da controllare realizzare meccanizzazione e automazione.
Il principio della tempra da riscaldamento ad induzione è che l'induzione elettromagnetica produce una corrente indotta della stessa frequenza, cioè corrente parassita. La distribuzione delle correnti parassite sulla sezione trasversale del pezzo non è uniforme, il nucleo è quasi uguale a zero e la densità della corrente superficiale è estremamente grande, chiamata "effetto pelle". Maggiore è la frequenza, più sottile è lo strato superficiale con la più alta densità di corrente. Basandosi su questa corrente e sulla resistenza del pezzo stesso, la superficie del pezzo viene rapidamente riscaldata alla temperatura di tempra, mentre la temperatura del nucleo è ancora vicina alla temperatura ambiente e quindi immediatamente spruzzata con acqua per raffreddare la superficie del pezzo.
