Eine Getriebewelle bezieht sich auf ein mechanisches Teil, das ein rotierendes Teil trägt und sich mit diesem dreht, um Bewegung, Drehmoment oder Biegemomente zu übertragen. Im Allgemeinen ist es eine Metallstabform, und jedes Segment kann einen anderen Durchmesser haben. Die Teile der Maschine, die eine Schwenkbewegung ausführen, sind auf der Welle montiert.
Einführung
Die Getriebewelle ist hauptsächlich Wechselbeanspruchung, Stoßbeanspruchung, Scherbeanspruchung und Kontaktbeanspruchung ausgesetzt. Der Schaft ist anfällig für Risse und die Zähne unterliegen einem Verschleiß. Daher muss der Kern der Getriebewelle eine bestimmte Festigkeit und Zähigkeit aufweisen und eine hohe Ermüdungsgrenze und Mehrfachschlagfestigkeit aufweisen. Die Oberfläche sollte auch eine gewisse Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen.
Einstufung
Entsprechend der Form der Achse kann die Welle in zwei Typen unterteilt werden: die Kurbelwelle und die gerade Welle.
Je nach Lagerzustand der Welle kann diese weiter unterteilt werden in:
1 Welle, die sowohl dem Biegemoment als auch dem Drehmoment ausgesetzt ist, ist die häufigste Welle in Maschinen, wie z. B. Wellen in verschiedenen Untersetzungsgetrieben.
2 Dorn, verwendet, um die rotierenden Teile nur das Biegemoment ohne Drehmomentübertragung zu tragen, einige Dornrotation, wie die Achse des Schienenfahrzeugs, etc., einige der Dorn dreht sich nicht, wie die Welle, die die Riemenscheibe stützt .
3 Antriebswelle, vor allem verwendet, um Drehmoment ohne Biegemoment zu übertragen, wie die lange optische Achse im Kran Bewegungsmechanismus, die Antriebswelle des Autos und so weiter.
Design
Bei der Konstruktion ist die Verwendung der Getriebewelle im Allgemeinen nichts anderes als die folgenden:
1. Die Getriebewelle ist im Allgemeinen ein kleines Zahnrad (ein Zahnrad mit einer kleinen Anzahl von Zähnen).
2 ist die Getriebewelle im Allgemeinen auf dem hohen Drehzahlniveau (dh niedrigem Drehmomentniveau)
3. Getriebewellen werden selten als Schalthebel zum Schalten verwendet. Sie sind in der Regel festlaufende Getriebe. Erstens ist ihre hohe Geschwindigkeit wegen ihrer hohen Geschwindigkeit für das Schalten des Schlupfes ungeeignet.
4. Die Getriebewelle ist eine Kombination aus Welle und Getriebe. Bei der Konstruktion sollte die Länge der Welle jedoch so weit wie möglich verkürzt werden. Wenn es zu lang ist, ist es für die obere Abwälzfräsmaschine nicht förderlich. Zweitens ist die Lagerung der Welle zu lang, wodurch die Welle dicker wird. Erhöhung der mechanischen Festigkeit (z. B. Steifheit, Durchbiegung, Biegefestigkeit usw.)
Materialauswahl
Das Material sollte gute mechanische Eigenschaften haben, und der 42CrMo-Stahl wird häufig normalisiert, abgeschreckt und angelassen, durch Induktionserwärmung abgeschreckt und bei niedriger Temperatur angelassen, um die erforderliche Leistung zu erzielen. 42CrMo-Stahl ist ein ultrahochfester Stahl mit hoher Festigkeit und Zähigkeit, guter Härtbarkeit, keiner offensichtlichen Anlasssprödigkeit, hoher Ermüdungsgrenze und mehrfacher Schlagzähigkeit nach dem Abschrecken und Anlassen sowie guter Schlagzähigkeit bei niedriger Temperatur. Der Stahl eignet sich zur Herstellung von großen und mittelgroßen Kunststoffformen, die eine gewisse Festigkeit und Zähigkeit erfordern. 42CrMo ist ein Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. Die vorläufige Wärmebehandlung normalisiert sich. Der Hauptzweck besteht darin, eine bestimmte Härte zu erreichen und die innere Struktur und Struktur zu optimieren, das Schneiden des Knüppels zu erleichtern und das Abschrecken und Anlassen vorzubereiten. Der Zweck des Abschreckens und Anlassens besteht darin, die mechanischen Gesamteigenschaften der Walzwerkszahnradwelle zu verbessern. Die Oberflächenabschreckung mit mittelfrequenter Induktionserwärmung bewirkt, dass die Oberfläche des Teils eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit erhält, während der Kern eine gewisse Festigkeit und eine hohe Plastizität und Zähigkeit beibehält.
42CrMo ist legierter Stahl für anspruchsvolle Wellen und Bauteile
Das Legierungselement Cr, Mo ist in 42CrMo-Stahl enthalten. Unter diesen kann Chrom die Härtbarkeit von Stahl erhöhen und hat einen sekundären Härtungseffekt. Es kann die Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt verbessern, ohne den Stahl spröde zu machen. wenn der Gehalt 12% überschreitet. Der Stahl hat eine gute Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und eine oxidationsbeständige Mediumkorrosion. Es erhöht auch die Wärmebeständigkeit von Stahl, dem Hauptlegierungselement von rostfreiem säurebeständigem Stahl und hitzebeständigem Stahl. Die Hauptaufgabe von Chrom in vergütetem Baustahl ist die Verbesserung der Härtbarkeit. Der Stahl hat nach dem Abschrecken und Anlassen gute umfassende mechanische Eigenschaften, und es können sich auch chromhaltige Karbide in dem karburierten Stahl bilden, wodurch die Verschleißfestigkeit der Oberfläche des Materials verbessert wird. Molybdän verbessert die Härtbarkeit und Wärmefestigkeit von Stahl. Verhindern Sie Anlasssprödigkeit, erhöhen Sie die Remanenz und die Koerzitivkraft sowie die Korrosionsbeständigkeit in einigen Medien. In vergütetem Stahl kann Molybdän Teile größerer Profile vertiefen und härten und die Anlassbeständigkeit von Stahl verbessern. Oder Anlassstabilität, damit Teile bei höheren Temperaturen angelassen werden können, wodurch Restspannungen wirksamer beseitigt (oder verringert) werden und die Plastizität verbessert wird. Daher wird in der Produktion häufig 42CrMo als Werkstoff für die Walzwerkswelle verwendet. Die umfassenden mechanischen Eigenschaften entsprechen den Qualitätsanforderungen.
Durch die Analyse des Wärmebehandlungsprozesses von 42CrMo-Stahl und die Einwirkung von Legierungselementen werden die Probleme geklärt, auf die bei der Durchführung des Wärmebehandlungsprozesses geachtet werden muss. Es kann die Heiztemperatur, die Zeit, die Haltezeit und die Kühlmethode korrekt bestimmen. Ziel ist es, die geforderte Leistung zu erreichen und die Qualität durch den richtigen Wärmebehandlungsprozess sicherzustellen.
Verarbeitungstechnik
Bearbeitung der Getriebewelle (am Beispiel von 45 Stählen):
1. Blanking
2. raues Auto
3. Vergütungsbehandlung (Erhöhung der Zähigkeit der Getriebewelle und der Steifigkeit der Welle)
4. feine Autozähne auf Maß
5. Befindet sich eine Passfedernut auf der Welle, kann die Passfedernut zuerst bearbeitet werden.
6. Abwälzen
7. Zahnoberfläche Mittelfrequenz-Abschrecken (Frequenzinduktion mit Hochfrequenz-Abschrecken), Abschreckhärte HRC48-58 (spezifischer Härtewert abhängig von Arbeitsbedingungen, Belastung und anderen Faktoren)
8. Zähneknirschen
9. die Endkontrolle des fertigen Produktes
Wärmebehandlungsprozess
Falten normalisierte Prozessgestaltung
Das Normalisieren ist ein einfaches und wirtschaftliches Wärmebehandlungsverfahren, bei dem der Stahl auf eine Temperatur über dem oberen kritischen Punkt (AC3 oder Acm) von 40 bis 60 ° C oder höher erhitzt wird und die Isolierung vollständig austenitisiert und an Luft abgekühlt wird. Es soll die Kornverfeinerung und die Karbidverteilung gleichmäßig machen.
Nach dem Normalisieren ist der Subaluminiumstahl F + S, der eutektoide Stahl ist S und der übereutektoide Stahl ist S + sekundärer Zementit, der diskontinuierlich ist.
(1). Heiztemperatur normalisieren
Im Allgemeinen liegt die Erwärmungstemperatur für den hypoeutektoiden Stahl gewöhnlich bei 30 bis 50 ° C über Ac3, und die Normalisierungstemperatur für den Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt liegt gewöhnlich bei 50 bis 100 ° C über Ac3, und der Sprühnebel wird nach einer bestimmten Zeitspanne abgekühlt . Die Kühlmethode wird als Hochtemperaturnormalisierung bezeichnet. Das Phasendiagramm der Eisen-Kohlenstoff-Legierung ist in Fig. 6 gezeigt. Der Heiztemperaturbereich von 42CrMo
(2). Normalisierung der Wärmeerhaltungszeit
Isolationszeit, dieses Problem ist komplizierter, in der Regel experimentell bestimmt, aber es gibt auch eine empirische Formel: t = αKD t - Haltezeit (min) α - Heizkoeffizient (min / mm) K - Erwärmung des Werkstücks ist der Korrekturfaktor D - Werkstück effektive Dicke (mm)
Das Berechnungsprinzip der effektiven Dicke des Werkstücks lautet: Die Dicke des dünnen Werkstücks ist seine effektive Dicke; der Durchmesser des langen Rundstabs ist seine effektive Dicke; die Länge des quadratischen Werkstücks ist seine effektive Dicke; Die Höhe und Breite des rechteckigen Werkstücks sind wirksam. Dicke; Die effektive Dicke eines sich verjüngenden zylindrischen Werkstücks beträgt 2L / 3 vom kleinen Ende (L ist die Länge des Werkstücks). Das Werkstück mit der Durchgangsbohrung hat eine Wandstärke von wirksamer Dicke. Im Allgemeinen kann Kohlenstoffstahl entsprechend der effektiven Dicke des Werkstücks alle 25 mm für eine Stunde berechnet werden, der legierte Stahl kann die Haltezeit für jeweils 20 mm der effektiven Dicke des Werkstücks berechnen und die Erwärmungszeit sollte etwa 2 betragen bis 3 Stunden.
(3). Der Zweck der Normalisierung
Der Hauptzweck des Normalisierens besteht darin, die Schmiedefehler zu beseitigen, die Zusammensetzung gleichförmig zu machen, die Härte und Zähigkeit gut zu machen und die Bearbeitbarkeit des Materials zu verbessern und das Material für das Abschrecken und Anlassen vorzubereiten.
Das Normalisieren wird hauptsächlich für Stahlwerkstücke verwendet. Normales Normalisieren von Stahl ähnelt dem Tempern, die Abkühlrate ist jedoch etwas höher und die Struktur ist feiner. Einige Stähle mit einer kleinen kritischen Abkühlrate (siehe Abschrecken) können durch Abkühlen an der Luft in Martensit umgewandelt werden. Diese Behandlung ist keine normalisierende Eigenschaft, sondern wird als Luftabschreckung bezeichnet. Im Gegensatz dazu können einige Werkstücke mit großem Querschnitt aus Stahl mit einer großen kritischen Abkühlrate keinen Martensit erhalten, selbst wenn sie in Wasser abgeschreckt werden, und der Abschreckeffekt ist nahe an der Normalisierung. Die Härte des Stahls nach dem Normalisieren ist höher als die des Glühens. Beim Normalisieren ist es nicht erforderlich, das Werkstück wie beim Glühen mit dem Ofen zu kühlen, was eine kurze Ofenzeit und eine hohe Produktionseffizienz einnimmt, so dass bei der normalen Produktion das Normalisieren anstelle des Glühens verwendet wird. Bei kohlenstoffarmen Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,25% ist die nach dem Normalisieren erzielte Härte mäßig und leichter zu schneiden als zu glühen. Normalerweise wird die Normalisierung zum Schneiden und Bearbeiten verwendet. Für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt von 0,25 bis 0,5% kann er nach dem Normalisieren die Anforderungen für das Schneiden erfüllen. Für leicht belastete Teile aus dieser Stahlsorte kann die Normalisierung auch als abschließende Wärmebehandlung verwendet werden. Werkzeugstahl und Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt werden normalisiert, um die Netzwerkcarbide in der Struktur zu entfernen und die Struktur für das sphäroidisierende Glühen vorzubereiten.
Die Normalisierung des 42CrMo-Prozesses wird hauptsächlich für große Schmiedeteile verwendet, die als abschließende Wärmebehandlung verwendet werden können, um eine große Neigung zum Reißen während des Abschreckens zu vermeiden. Sie werden normalerweise nach der Rohteilherstellung, vor dem Schneiden oder nach dem Schruppen vor dem Halbfertigstellen angeordnet. Der Zweck des Normalisierens besteht darin, die Körner zu verfeinern, die Struktur zu verbessern, die Bearbeitbarkeit zu verbessern und sich auf das Abschrecken und die abschließende Wärmebehandlung vorzubereiten.
Der Umfang beträgt 850 bis 900 ° C. Wenn die Erwärmungstemperatur zu niedrig ist, löst sich der pro-eutektoide Ferrit nicht vollständig auf und erreicht nicht die Kornverfeinerung. Wenn die Erwärmungstemperatur zu hoch ist, verschlechtert die Kornvergröberung die mechanischen Eigenschaften des Stahls, sodass wir 870 ° C wählen können.
Falten und Anlassen
Vergütungsbehandlung: Die Wärmebehandlungsmethode des Hochtemperaturvergütens nach dem Vergüten wird Vergütungsbehandlung genannt. Hochtemperaturvergüten bezieht sich auf Vergüten zwischen 500-650 ° C. Durch das Abschrecken und Anlassen können die Eigenschaften von Stahl und Werkstoffen weitgehend eingestellt werden, und seine Festigkeit, Plastizität und Zähigkeit sind gut, und es weist gute umfassende mechanische Eigenschaften auf. Nach dem Abschrecken und Tempern wird getempertes Sorbit erhalten. Getempertes Sorbit entsteht beim Tempern von Martensit und kann durch 500- bis 600-fache Vergrößerung unter einem optischen metallografischen Mikroskop unterschieden werden. Es ist ein Carbid, das in der Ferritmatrix (einschließlich Cementit) der Sphärulite verteilt ist. Es ist auch eine Vergütungsstruktur aus Martensit, einer Mischung aus Ferrit und körnigem Carbid. Zu diesem Zeitpunkt weist der Ferrit im Wesentlichen keine Kohlenstoffübersättigung auf, und das Carbid ist auch ein stabiles Carbid. Bei Raumtemperatur ist eine ausgewogene Organisation.
Alterungsbehandlung: Um die Veränderung von Größe und Form von Präzisionsmesswerkzeugen oder Formen und Teilen im Dauereinsatz zu vermeiden, wird das Werkstück nach dem Niedertemperaturtempern (Niedertemperaturtempertur 150 ° C) häufig auf 100-150 ° C nacherhitzt. 250 ° C). Dieser Prozess zur Stabilisierung der Qualität von Präzisionsteilen über einen Zeitraum von 5 bis 20 Stunden wird als Altern bezeichnet. Es ist besonders wichtig, die Stahlbauteile unter Bedingungen niedriger Temperatur oder dynamischer Belastung zu altern, um Restspannungen zu beseitigen und die Stahlstruktur und -größe zu stabilisieren.
Vergütungsstahl besteht aus zwei Arten von Kohlenstoffvergütungsstahl und legiertem Vergütungsstahl. Ob es sich um Kohlenstoffstahl oder legierten Stahl handelt, die Kontrolle des Kohlenstoffgehalts ist streng. Wenn der Kohlenstoffgehalt zu hoch ist, ist die Festigkeit des Werkstücks nach dem Abschrecken und Tempern hoch, aber die Zähigkeit ist nicht ausreichend. Wenn der Kohlenstoffgehalt zu niedrig ist, wird die Zähigkeit erhöht und die Festigkeit ist unzureichend. Um eine gute Gesamtleistung der Vergütungsteile zu erhalten, wird der Kohlenstoffgehalt im allgemeinen auf 0,30 bis 0,50% eingestellt.
Während des Abschreckens und Abschreckens muss der gesamte Abschnitt des Werkstücks gehärtet werden, damit das Werkstück durch fein gestapelten abgeschreckten Martensit erhalten wird. Durch Tempern bei hoher Temperatur wird eine Mikrostruktur erhalten, die hauptsächlich aus gleichmäßig getempertem Sorbit besteht. Es ist für eine kleine Fabrik unmöglich, für jeden Ofen eine metallografische Analyse durchzuführen. In der Regel wird es nur zur Härteprüfung verwendet. Das heißt, die Härte nach dem Abschrecken muss die Abschreckhärte des Materials erreichen, und die Härte nach dem Anlassen wird gemäß den Anforderungen der Zeichnung geprüft.
1). Die Wahl der Abschrecktemperatur.
42CrMo-Stahl, der 0,42% Kohlenstoff enthält, gehört zu hypoeutektoidem Stahl, der Kohlenstoffgehalt von 0,42% Stahl Ac3 beträgt 800 ° C und die Anforderung an die Abschrecktemperatur von hypoeutektoidem Stahl beträgt T = Ac3 + 30 ~ 50 (° C). Abschrecktemperatur T = 830 ~ 850 (° C) können wir auf 840 ° C einstellen.
Art der Wärmebehandlung Normalisieren Wärmebehandlungshärte Über 220HBS
Heiztemperatur ° C 870 ° C Heizrate ca. 300 ° C / h
Haltezeit 1h Abkühlgeschwindigkeit ca. 20 ° C / s
2). Bestimmung der Abschreckhaltezeit.
Anhand der effektiven Länge Φ / 2 = 80/2 = 40 mm kann festgestellt werden, dass die Haltezeit größer als 56 min ist, was 1 h entspricht, um sicherzustellen, dass das ideale Gewebe erhalten wird.
3). Bestimmen Sie das Abschreckmedium.
Entsprechend den Anforderungen der Teile ist gemäß 7 zu sehen, dass die Härte des Kerns nach dem Abschrecken größer als HRC23 ist und der Abstand zum wassergekühlten Ende weniger als 33 mm beträgt. Der Wasserabschreckungsabstand von weniger als 33 mm ist in Abbildung 8 zu sehen. Er entspricht mit 87 mm den Anforderungen (42CrMo-Stahl hat eine hohe Härtbarkeit, daher sollte die Ölabschreckung so weit wie möglich gewählt werden, um die Stabilität des Austenits zu erhöhen).
4). Bestimmen Sie die Anlasstemperatur.
Kurven mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt und Anlasstemperatur ("Wärmebehandlung von Stahl" Hu Guangli, Xie Xiwen, Presse der Northwestern Polytechnical University.) Suchen Sie eine Kurve mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,4 bis 0,5% und finden Sie HRC auf der Ordinate. 35 ~ 40, wobei der Median 36 der Punkt ist, an dem sich die Kurve schneidet, ist die Erwärmungstemperatur, etwa 480 ° C
5). Bestimmen Sie die Anlasshaltezeit.
Da die Anlasshaltezeit nach der empirischen Formel 480 ° C beträgt, beträgt die Anlasshaltezeit etwa 1 bis 1,5 h. Nach dem Tempern kann es luftgekühlt werden.
6). Der Zweck des Abschreckens und Anlassens.
Durch das Tempern und Anlassen weist das Werkstück hervorragende umfassende mechanische Eigenschaften auf, d. H. Eine geeignete Kombination aus hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit, und es kann auch eine gewisse Verschleißfestigkeit verbessert werden, um langfristig einen reibungslosen Betrieb der Teile zu gewährleisten.
Falten induktionsheizung abschrecken
Beim Induktionshärten, dh beim Induktionsheizen, werden durch elektromagnetische Induktion Wirbelströme in einem Werkstück erzeugt, um das Werkstück zu erwärmen. Mittelfrequenz, Frequenz 1000 Hz zum Raffinieren, Hochfrequenz, zum Abschrecken der Metalloberfläche, Tempern, Zwischenfrequenz 2,5 KCHZ für die Konditionierung des inneren Gewebes, Heißbacken und so weiter.
Die Induktionserwärmungs-Abschreckheizgeschwindigkeit ist schnell, die Abschreckqualität ist gut und die Abschreckhärte ist höher als die des allgemeinen Abschreckens, wodurch extrem feiner Martensit erhalten wird, und die Tiefe der gehärteten Schicht ist leicht zu kontrollieren und es ist leicht zu kontrollieren Mechanisierung und Automatisierung realisieren.
Das Prinzip des Abschreckens durch Induktionserwärmung besteht darin, dass durch elektromagnetische Induktion ein induzierter Strom mit der gleichen Frequenz erzeugt wird, dh ein Wirbelstrom. Die Verteilung der Wirbelströme auf dem Querschnitt des Werkstücks ist nicht gleichmäßig, der Kern ist nahezu gleich Null und die Oberflächenstromdichte ist extrem groß, was als "Skin-Effekt" bezeichnet wird. Je höher die Frequenz, desto dünner die Oberflächenschicht mit der höchsten Stromdichte. Ausgehend von diesem Strom und dem Widerstand des Werkstücks selbst wird die Oberfläche des Werkstücks schnell auf die Abschrecktemperatur erwärmt, während die Kerntemperatur noch nahe bei Raumtemperatur liegt, und dann sofort mit Wasser besprüht, um die Oberfläche des Werkstücks abzukühlen.
