دانش شافت دنده

شافت چرخ دنده به قسمت مکانیکی اطلاق می شود که از یک قسمت چرخشی پشتیبانی می کند و در آن می چرخد تا بتواند لحظه های حرکت ، گشتاور یا خمش را منتقل کند. عموماً از نوع میله فلزی است و هر بخش می تواند قطر متفاوتی داشته باشد. قطعات دستگاه که حرکات چرخشی را ایجاد می کنند روی شافت سوار می شوند.

      مقدمه

شافت دنده عمدتا در معرض بار متناوب ، بار ضربه ، فشار برشی و فشار تنش قرار دارد. شافت مستعد ترک است و دندان ها نیز در معرض ساییدگی قرار دارند. بنابراین هسته شافت دنده لازم است از استحکام و مقاومت خاصی برخوردار باشد و از حد خستگی بالایی و مقاومت چند برابر برخوردار باشد. همچنین سطح باید از سختی و مقاومت در برابر سایش خاصی برخوردار باشد.

طبقه بندی

با توجه به شکل محور ، شافت را می توان به دو نوع تقسیم کرد: میل لنگ و شافت مستقیم.

با توجه به شرایط تحمل شافت ، می توان آنرا به موارد زیر تقسیم کرد:

1 شافت که در هر دو لحظه خمش و گشتاور قرار دارد ، شایع ترین شافت در ماشین آلات از قبیل شفت در گیربکس های مختلف است.

2 منبر ، که برای پشتیبانی از قسمتهای چرخشی فقط برای تحمل لحظه خمش بدون انتقال گشتاور ، مقداری چرخش باند مانند محور وسیله نقلیه راه آهن و غیره استفاده می شود ، بعضی از ماندارها نمی چرخد ، مانند شافت که از قرقره پشتیبانی می کند. .

3 شافت درایو ، که عمدتاً برای انتقال گشتاور بدون لحظه خمش استفاده می شود ، مانند محور نوری طولانی در مکانیسم حرکت جرثقیل ، شافت درایو ماشین و غیره.

طرح

در طراحی ، استفاده از شافت دنده عموما چیزی فراتر از موارد زیر نیست:

1. شافت دنده عموماً یک دنده کوچک است (دنده ای با تعداد کمی دندان)

2 ، شافت دنده عموماً در سطح پر سرعت است (یعنی گشتاور کم)

3. از دنده های چرخ دنده به ندرت به عنوان چرخ دنده تغییر جهت استفاده می شود. آنها معمولاً دنده های ثابت هستند. اول ، به دلیل سرعت زیاد آنها ، سرعت بالای آنها برای تعویض لغزش مناسب نیست.

4- چرخ دنده ترکیبی از شافت و چرخ دنده است. اما در طراحی باید طول شافت را تا حد امکان کوتاه کرد. اگر خیلی طولانی باشد ، برای دستگاه سرگرمی فوقانی مساعد نیست. دوم ، پشتیبانی از شافت خیلی طولانی است ، که باعث می شود شافت ضخیم تر شود. مقاومت مکانیکی را افزایش دهید (مانند سفتی ، انحراف ، مقاومت در برابر خمش و غیره)

انتخاب مواد

این ماده باید از خواص مکانیکی خوبی برخوردار باشد و فولاد 42CrMo برای دستیابی به عملکرد مورد نیاز ، اغلب در معرض عادی سازی ، فرونشاندن و خنک کننده ، فشار گرمایی القایی و دمای پایین قرار دارد. استیل 42CrMo یک فولاد فوق العاده با استحکام و مقاومت بالا ، سختی پذیری خوب ، عدم شکنندگی آشکار ، محدودیت خستگی زیاد و مقاومت در برابر ضربه چندگانه پس از خاموش شدن و معتدل بودن و مقاومت خوبی در برابر دمای کم است. این فولاد برای ساخت قالب های پلاستیکی بزرگ و متوسط مناسب است که به استحکام و مقاومت خاصی نیاز دارد. 42CrMo یک فولاد آلیاژی کربن متوسط است. عملیات حرارتی اولیه عادی است. هدف اصلی دستیابی به یک سختی خاص و بهینه سازی ساختار و ساختار داخلی ، تسهیل برش شمش و آماده سازی برای فرونشاندن و نرم شدن است. هدف از فرونشاندن و معتدل بهبود خصوصیات مکانیکی شافت چرخ دنده نورد است. خاموش شدن سطح گرمایش القایی با فرکانس متوسط این است که سطح قسمت از سختی و مقاومت در برابر سایش بالا بدست آید ، در حالی که هسته هنوز هم استحکام خاصی دارد و انعطاف پذیری و مقاومت بالایی دارد.

42CrMo از فولاد آلیاژی برای طلب شفت ها و قطعات ساختاری است

عنصر آلیاژی Cr ، Mo موجود در فولاد 42CrMo است. از بین آنها ، کروم می تواند سختی فولاد را افزایش داده و خاصیت سخت شدن ثانویه داشته باشد. این ماده می تواند باعث افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش فولاد کربن بالا شود بدون اینکه فولاد شکننده شود. وقتی محتوای بیش از 12٪ باشد. این فولاد از مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا و خوردگی متوسط در برابر اکسیداسیون برخوردار است. همچنین باعث افزایش مقاومت حرارتی فولاد می شود که عنصر آلیاژی اصلی استیل ضدزنگ و فولاد مقاوم در برابر حرارت است. نقش اصلی کروم در فولاد سازه ای خاموش و دما در بهبود سختی است. این فولاد بعد از خنک کردن و خنک کننده ، دارای خواص مکانیکی کاملی است و کاربیدهای حاوی کروم نیز می توانند در فولاد کارابیزه تشکیل شوند و از این طریق مقاومت به سایش سطح ماده را بهبود می بخشد. مولیبدن سختی و مقاومت گرما در فولاد را بهبود می بخشد. جلوگیری از شکننده بودن درجه حرارت ، افزایش بقایای نیرو و فشار اجباری و مقاومت در برابر خوردگی در بعضی از رسانه ها. در فولاد خاموش و دما ، مولیبدن می تواند قسمتهای بزرگتر را عمیق تر و سفت تر کند و مقاومت به مزاج فولاد را بهبود بخشد. یا ثبات معتدل ، به طوری که قطعات در درجه حرارت بالاتر تحریک شوند ، در نتیجه به طور مؤثر استرس باقیمانده (یا کاهش) استرس باقیمانده را از بین می برد و باعث بهبود مقاومت می شود. بنابراین ، 42CrMo اغلب به عنوان ماده شافت چرخ دنده نورد در تولید استفاده می شود. خواص مکانیکی جامع آن مطابق با کیفیت مورد نیاز است.

از طریق تجزیه و تحلیل فرایند عملیات حرارتی از فولاد 42CrMo و عملکرد عناصر آلیاژی ، مشکلاتی که باید هنگام اجرای فرایند عملیات حرارتی به آنها توجه شود ، روشن شده است. این می تواند به درستی دمای گرمایشی ، زمان ، زمان نگه داشتن و روش خنک کننده را تعیین کند. هدف دستیابی به عملکرد مورد نیاز و اطمینان از کیفیت از طریق فرآیند صحیح عملیات حرارتی است.

فناوری پردازش

فرآیند ماشینکاری شافت دنده ای (به عنوان نمونه از 45 فولاد):

1. خالی کردن

2. ماشین خشن

3. رفع فشار و خنک کننده (افزایش سختی شافت دنده و سختی شافت)

4. دندان های ریز ماشین به اندازه

5- در صورت وجود کلید در شافت ، ابتدا می توان کلید ورودی را پردازش کرد.

6. سرگرمی

7. رفع فشار فرکانس متوسط سطح دندان (القای فرکانس با خاموش شدن فرکانس بالا) ، سختی خاموش HRC48-58 (مقدار سختی خاص به شرایط کار ، بار و سایر عوامل بستگی دارد)

8. دندانهای سنگ زنی

9. بازرسی نهایی محصول نهایی

فرآیند عملیات حرارتی

طراحی فرایند تاشو

عادی سازی یک فرآیند عملیات حرارتی ساده و مقرون به صرفه است که در آن فولاد تا دمای بالاتر از نقطه بحرانی فوقانی (AC3 یا Acm) از 40 تا 60 درجه سانتیگراد یا بالاتر گرم می شود و عایق کاملاً تقویت شده و در هوا سرد می شود. این کار باعث می شود که پالایش دانه و توزیع کاربید یکنواخت شود.

پس از عادی سازی ، فولاد زیر آلومینیوم F + S ، فولاد یوتکتوئید S است ، و فولاد hypereutectoid S + ثانویه سیمانیت است که از هم جدا است.

(1) عادی سازی دمای گرمایش

به طور کلی دمای گرمایش برای فولاد hypoeutectoid معمولاً 30 تا 50 درجه سانتیگراد بالاتر از Ac3 است و دمای عادی سازی برای فولاد آلیاژی کربن متوسط معمولاً 50 تا 100 درجه سانتیگراد بالاتر از Ac3 است و اسپری بعد از مدت معینی خنک می شود. . روش خنک کننده را عادی سازی درجه حرارت بالا می گویند. نمودار فاز آلیاژ آهن-کربن در شکل 6 نشان داده شده است. دامنه دمای گرمایش 42CrMo

(2) عادی کردن زمان حفظ گرما

زمان عایق کاری ، این مشکل پیچیده تر است ، به طور کلی با آزمایش تعیین می شود ، اما یک فرمول تجربی نیز وجود دارد: t = αKD t - زمان نگه داشتن (دقیقه) α - ضریب گرمایش (min / mm) K - گرم شدن قطعه کار عامل تصحیح D است - قطعه کار ضخامت مؤثر (میلی متر)

اصل محاسبه ضخامت مؤثر قطعه کار این است: ضخامت قطعه کار نازک ضخامت مؤثر آن است؛ قطر نوار دور بلند ضخامت مؤثر آن است. طول قطعه کار مربع ضخامت مؤثر آن است؛ ارتفاع و عرض قطعه مستطیل شکل موثر است. ضخامت؛ ضخامت مؤثر یک قطعه استوانه ای مخروط از انتهای کوچک 2L / 3 است (L طول قطعه کار است)؛ قطعه کار با سوراخ از طریق ضخامت دیواره دارای ضخامت مؤثر است. به طور کلی ، فولاد کربن می تواند با توجه به ضخامت موثر قطعه کار هر 25 میلی متر به مدت یک ساعت محاسبه شود ، فولاد آلیاژی می تواند مدت زمان نگه داشتن هر 20 میلی متر از ضخامت موثر قطعه کار را محاسبه کند ، و زمان گرمایش باید حدود 2 باشد تا 3 ساعت

(3) هدف عادی سازی

هدف اصلی عادی سازی از بین بردن نقص جعل ، یکنواخت کردن ترکیب ، سختی و چقرمگی مناسب و بهبود ماشین کاری مواد و تهیه مواد برای خنک شدن و خنک شدن است.

عادی سازی عمدتاً برای قطعات فلزی استفاده می شود. عادی سازی فولاد معمولی شبیه به آنیل سازی است ، اما سرعت خنک کننده کمی بزرگتر است و ساختار آن ظریف تر است. برخی از فولادها با سرعت خنک کننده کمی (به پایین نگاه کنید) می توانند با خنک شدن در هوا به مارتنزیت تبدیل شوند. این درمان یک خاصیت عادی نیست ، بلکه به آن quenching هوا گفته می شود. در مقابل ، برخی از قطعه های کاری بزرگ که از فلز ساخته شده و دارای سرعت خنک کننده بزرگی هستند ، حتی اگر در آب خاموش شوند ، مارتنزیت را به دست نمی آورند ، و اثر خاموش نزدیک به عادی شدن است. سختی فولاد پس از نرمال شدن بیشتر از آنیل شدن است. در عادی سازی ، خنک کردن قطعه کار با کوره مانند آنیل ، اشغال مدت کوتاه کوره و راندمان بالای تولید ضروری نیست ، بنابراین در تولید عادی از عادی سازی به جای آنیل سازی استفاده می شود. برای فولادهای کم کربن با محتوای کربن کمتر از 0.25٪ ، سختی حاصل از عادی شدن متوسط است و برش راحت تر از آنیل کردن است. به طور کلی ، نرمال سازی برای برش و کار استفاده می شود. برای فولاد کربن متوسط با میزان کربن 0.25 تا 0.5 درصد ، می تواند بعد از نرمال شدن ، نیازهای برش را برآورده کند. در مورد قطعات سبک ساخته شده از این نوع فولاد ، عادی سازی نیز می تواند به عنوان عملیات حرارتی نهایی استفاده شود. فولاد ابزار کربن بالا و فولاد بلبرینگ برای از بین بردن کاربیدهای شبکه موجود در سازه و آماده سازی سازه برای بازپرداخت کروی ساخته می شوند.

عادی سازی فرآیند 42CrMo عمدتا برای فرورفتگی های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد ، که می تواند به عنوان عملیات حرارتی نهایی برای جلوگیری از تمایل زیاد به ترک هنگام خاموش شدن مورد استفاده قرار گیرد. آنها معمولاً بعد از تولید خالی ، قبل از برش یا بعد از خشن شدن ، قبل از اتمام نیمه آماده می شوند. هدف از عادی سازی ، پالایش دانه ها ، بهبود ساختار ، بهبود ماشینکاری و آماده سازی برای خاموش شدن و تصفیه حرارتی نهایی است.

محیط از 850 تا 900 درجه سانتی گراد است. وقتی دمای گرمایش خیلی کم باشد ، فریت طرفدار اوتکتوئید کاملاً حل نمی شود و به پالایش دانه نمی رسد. اگر دمای گرمای بیش از حد بالا باشد ، درشت دانه خواص مکانیکی فولاد را خراب می کند ، بنابراین می توان 870 درجه سانتیگراد را انتخاب کرد.

تاشو و مزاج

درمان خنک کننده و معتدل: روش عملیات حرارتی با درجه حرارت بالا و معتدل پس از فرونشاندن ، عملیات تسکین دهنده و معتدل است. درجه حرارت بالا معتدل به معتدل بین 500-650 درجه سانتی گراد است. فرونشست و معتدل می تواند باعث شود تا خصوصیات فولاد و مواد تا حد زیادی تنظیم شود و استحکام ، انعطاف پذیری و مقاومت آن خوب باشد و از خواص مکانیکی خوبی برخوردار باشد. پس از رفع خنک و درمان معتدل ، سوربیت خو گرفته می شود. سوربیت خفیف هنگامی شکل می گیرد که مارتنزیت ایجاد شود و با بزرگنمایی 500 ~ 600 بار در زیر میکروسکوپ متالوگرافی نوری قابل تشخیص باشد. این یک کاربید است که در ماتریس فریت (از جمله سیمانیت) ساختار کامپوزیتی اسفرولیتها توزیع شده است. همچنین یک ساختار معتدل مارتنزیت ، ترکیبی از فریت و کاربید گرانول است. در این زمان ، فریت به طور اساسی هیچ اشباع کربن ندارد و کاربید نیز یک کاربید پایدار است. در دمای اتاق یک سازمان متعادل است.

درمان پیری: به منظور از بین بردن تغییر اندازه و شکل ابزارهای اندازه گیری دقیق یا قالبها و قطعات در استفاده طولانی مدت ، قطعه کار اغلب پس از خنک کردن در دمای پایین (درجه حرارت پایین و دمای خنک کننده 150- 150) دوباره در دمای 100 تا 150 درجه سانتیگراد دوباره گرم می شود. 250 درجه سانتیگراد). ، به مدت 5-20 ساعت ، این روند برای تثبیت کیفیت قطعات دقیق ، پیری نامیده می شود. به ویژه پیر شدن اجزای فولادی در دمای کم یا شرایط بار پویا برای از بین بردن تنش پسماند و تثبیت ساختار و اندازه فولاد از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

فولاد خاموش و خوشرنگ دارای دو نوع استیل کربن فرو رفته و خو و استیل و آلیاژ خاموش و دما است. خواه از فولاد کربن باشد یا از آلیاژ ، کنترل محتوای کربن آن بسیار سخت است. اگر میزان کربن خیلی زیاد باشد ، مقاومت قطعه کار بعد از خنک شدن و خنک شدن زیاد است ، اما چقرمگی کافی نیست. اگر محتوای کربن خیلی کم باشد ، چقرمگی افزایش می یابد و استحکام کافی نیست. به منظور به دست آوردن عملکرد کلی خوب قطعات معتدل ، محتوای کربن به طور کلی در 0.50 ~ 0.30 controlled کنترل می شود.

در هنگام خاموش و خاموش شدن ، تمام قسمت قطعه کار لازم است تا سخت شود ، به طوری که قطعه کار توسط مارتنزیت ریز و درشت جمع می شود. با خنک کردن در دمای بالا ، یک ساختار اصلی که از سوربیت یکنواخت تشکیل شده تشکیل شده است. برای یک کارخانه کوچک انجام تجزیه و تحلیل متالوگرافی برای هر کوره غیرممکن است. معمولاً فقط برای تست سختی مورد استفاده قرار می گیرد. یعنی اینکه سختی بعد از خاموش شدن باید به سختی فروپاشی ماده برسد و سختی بعد از خنک کردن مطابق با الزامات ترسیم بررسی می شود.

1) انتخاب درجه حرارت خاموش.

فولاد 42CrMo ، حاوی کربن 0.42٪ ، متعلق به فولاد hypoeutectoid است ، مقدار کربن 0.42٪ از فولاد Ac3 800 درجه سانتیگراد است ، و نیاز دمای خنک کننده فولاد hypoeutectoid برابر T = Ac3 + 30 ~ 50 (° C) است. دمای خنک کننده T = 850 30 830 (درجه سانتیگراد) ، می توانیم در دمای 840 درجه سانتیگراد تنظیم کنیم.

نوع عملیات حرارتی عادی سازی سختی عملیات حرارتی در مورد 220HBS

دمای گرمایش ° C 870 ° C دمای گرمایش در حدود 300 ° C / h

زمان نگه داشتن 1 ساعت سرعت خنک کننده در حدود 20 درجه سانتی گراد در ثانیه

2) تعیین زمان برگزاری خاموش.

با توجه به طول موثر Φ / 2 = 80/2 = 40 میلی متر ، می توان دریافت که زمان نگه داشتن از 56min بیشتر است ، که برای اطمینان از بدست آوردن بافت ایده آل 1 ساعت است.

3) محیط فرونشست را تعیین کنید.

با توجه به نیاز قطعات ، مطابق شکل 7 می توان دریافت که سختی هسته پس از خاموش شدن بیشتر از HRC23 است و فاصله تا انتهای آب خنک شده کمتر از 33 میلی متر است. فاصله خاموش شدن آب از کمتر از 33 میلی متر در شکل 8 یافت می شود. 87 میلی متر است که شرایط را برآورده می کند (فولاد 42CrMo از سختی پذیری بالایی برخوردار است ، بنابراین برای افزایش پایداری آستنیت باید سوخت را تا حد امکان انتخاب کرد).

4) دمای معتدل را تعیین کنید.

منحنی هایی با محتوای کربن مختلف و دمای معتدل ("عملیات حرارتی از فولاد" هو گوانلی ، Xie Xiwen مطبوعاتی دانشگاه پلی تکنیک شمال غربی.) یک منحنی با مقدار کربن 0.4 ~ 0.5 ~ پیدا کنید ، و سپس HRC را روی آن پیدا کنید. 40 35 35 ، با در نظر گرفتن میانه 36 ، نقطه ای که منحنی در آن تلاقی می کند دمای گرمایش ، در حدود 480 درجه سانتیگراد است

5) زمان برگزاری معتدل را تعیین کنید.

از آنجا که مدت زمان نگه داشتن معتدل 480 درجه سانتی گراد است ، طبق فرمول تجربی ، مدت زمان نگهدارنده معتدل در حدود 1 تا 1.5 ساعت است. بعد از خنک شدن ، هوا قابل خنک شدن است.

6) هدف از خاموش شدن و خنک شدن.

معتدل و معتدل بودن باعث می شود قطعه کار از خواص مکانیکی کاملی عالی ، یعنی ترکیب مناسب از استحکام و مقاومت بالا برخوردار باشد و همچنین می تواند مقاومت به سایش خاصی را بهبود بخشد تا از عملکرد صاف طولانی مدت قطعات اطمینان حاصل شود.

خاموش کردن گرمایش القایی تاشو

سخت شدن القایی ، یعنی گرمایش القایی ، از القاء الکترومغناطیسی برای تولید جریان های گرداب در قطعه کار برای گرم کردن قطعه کار استفاده می کند. فرکانس متوسط ، فرکانس 1000HZ برای تصفیه ، فرکانس بالا ، برای رفع سطح فلز ، بازپخت ، فرکانس متوسط 2.5KCHZ برای تهویه بافت داخلی ، پخت گرم و غیره.

سرعت گرمایش القایی گرمایش سریع است ، کیفیت فرونشست خوب است ، و سختی کوکنشن بالاتر از خاموش شدن عمومی ، به دست آوردن مارتنزیت بسیار خوب است و عمق لایه سخت شده قابل کنترل است و کنترل آن بسیار آسان است. مکانیزاسیون و اتوماسیون را تحقق بخشید.

اصل خاموش شدن گرمای القایی این است که القاء الکترومغناطیسی جریان القایی را با همان فرکانس ، یعنی جریان گرداب تولید می کند. توزیع جریانهای گردابی در سطح مقطع قطعه کار یکنواخت نیست ، هسته تقریباً برابر با صفر است ، و چگالی جریان سطح بسیار بزرگ است ، "اثر پوست" نامیده می شود. هرچه فرکانس بالاتر باشد ، لایه سطح با بالاترین چگالی جریان نازک تر است. با تکیه بر این جریان و مقاومت قطعه کار به خودی خود ، سطح قطعه کار به سرعت در دمای خاموش شدن گرم می شود ، در حالی که دمای هسته هنوز نزدیک دمای اتاق است و سپس بلافاصله با آب اسپری می شود تا سطح قطعه کار خنک شود.