Mis on valatud hammasrattad? Täielik juhend materjali valikust protsessi optimeerimiseni.

Kümneaastase kogemusega täppismasinaosade tootjana võib Hansheng teile öelda, et see seisukoht on vale. Kuigi sepistatud hammasrattad domineerivad autotööstuses mõjuval põhjusel, töötavad valuhammasrattad üle 80% rasketööstusseadmetest kogu maailmas.

Kuid tegelikkus on karm: valatud hammasratta kvaliteet sõltub täielikult selle taga olevast protsessi juhtimisest.

Kui olete ostujuht, mehaanika projekteerimisinsener või projektijuht, võite kaaluda:
Kas valida kõrgtugev malm või valuteras?
Kuidas tagada, et hammasratta juurel pole sisemisi poore?
Kas valamisprotsess peab vastu minu suure{0}}pöördemomendiga töötingimustele?

Miks valida casting? Millal on see parim valik?
Järgmise kolme konkreetse stsenaariumi puhul soovitame tungivalt eelistada ülekandmist.

Suuruse ja kaalu piirangud
Kui vajatakse üle 1-2 meetri läbimõõduga hammasrattaid, muutub sepistamisvormide maksumus üle jõu käivaks. Suurte valuhammasrataste, näiteks kuulveskite suurte hammasrataste puhul on valamine praktiliselt ainus majanduslikult otstarbekas võimalus.

Keerulised geomeetrilised kujundid
Kui teie varustuse disain nõuab keerulisi veebistruktuure, kaalu{0}}vähendavaid auke või integreeritud rummusid, võib valamine neid vormis otse vormida. Nende omaduste töötlemine tahkete terastoorikutega võib põhjustada üle 50% materjalijäätmetest.

Materjali mitmekesisus
Sulami koostist kohandades saate toota spetsiaalse kulumiskindluse või sitkusega valatud terasest hammasrattaid, samas kui standardsete sepistatud terastoorikutega ei pruugi need omadused olla saavutatavad.

Valatud hammasrattad vs sepistatud hammasrattad

Märkus. Valamine pole "hullem" kui sepistamine -, see on optimeeritud erinevatele nõuetele. Valige oma konkreetsete laadimistingimuste, tootmismahu ja geomeetrilise keerukuse alusel.

Õige valumaterjali valimine on ülioluline. Valamise vallas valime eelkõige järgmise kolme materjalitüübi hulgast.

hallmalm (ASTM A48)
Selle tunnuseks on kõrge rabedus, kuid hea toestus. Tänu helveste grafiidi olemasolule on sellel suurepärased lööke neelavad ja määrimisomadused. Puuduseks on selle madal tõmbetugevus ja halb löögikindlus. See sobib madala-koormusega käikudele, müratundlikele avatud käigukastidele ja töötingimustele ilma löögikoormuseta.

kõrgtugev raud (ASTM A536)
See on kaasaegsete tööstuslike hammasrataste jaoks kõige sagedamini kasutatav materjal. Põhimõte hõlmab magneesiumi lisamist sularauale, et muuta grafiidihelbed sfäärilisteks kujunditeks (sõlmedeks). See välistab hallmalmi pingekontsentratsioonipunktid.

Soovitame järgmised hinded:

80-55-06 (perliitmaatriks): ideaalne tasakaal tugevuse ja kulumiskindluse vahel.
100-70-03: suurem tugevus, kuid suurem töötlemisraskus.
Kõrgtugev malm vs valuteras: kõrgtugeval malmil on madalamad valukulud (madalam sulamistemperatuur, väiksem kokkutõmbumismäär) ja parem löögisummutus võrreldes terasega. Kui teie voolavuspiiri nõue on alla 400 MPa, on kõrgtugev malm tavaliselt parim valik.

Valatud teras (ASTM A148)
see on keevitatav (erinevalt malmist) ja võib kuumtöötlemisel saavutada ülikõrge kõvaduse. Levinud klassid on AISI 4140 (valatud ekvivalentne klass) ja 42CrMo4. Seda kasutatakse laialdaselt kaevandusseadmetes, pöördahju suurtes hammasrattarõngastes ja rasketes -planeetkandurites, mis kannavad sageli löögikoormust.

 

Hall malm

Kõrgtugev malm

Valatud teras

 

Protsessi valik

Kõiki hammasrattaid ei tohiks kasutada sama meetodiga. Peame valima sobiva protsessi, lähtudes püügivahendi suurusest, kogusest ja täpsusnõuetest.

Vaigu liiva valamine

Furaanvaik seob liivaosakesed jäigaks vormiks, minimeerides vormi seina liikumist valamise ajal ning tagades suurepärase mõõtmete stabiilsuse ja hammasrattarõnga kontsentrilisuse. See sobib keskmistele kuni suurtele hammasratastele (läbimõõt on vahemikus 500 mm kuni 10 meetrit).

Investeerimisvalu (Lost Wax)

See tagab peaaegu -võrgu-kuju täpsuse ja sobib ideaalselt roostevabast terasest hammasrataste või keeruliste sisemiste spiraalide jaoks, mida on raske töödelda. Sobib väikestele keerukatele käikudele (<50kg)

Tsentrifugaalvalu

Sulametall valatakse pöörlevasse vormi, kus tsentrifugaaljõud surub lisandid sisemise läbimõõdu poole (mis eemaldatakse hiljem töötlemise teel), jättes hammasratta hammastele puhtad tihedad terastruktuurid. Spetsiaalselt mõeldud hammasrataste ja velgede jaoks.

Käiguseadmete tootmise 5-kriitilist sammu

Mustri tegemine ja kokkutõmbumise arvutamine
Valuhammaste täpsus sõltub vormist. Erinevatel materjalidel on erinev kokkutõmbumismäär (teras ≈ 2%, raud ≈ 1%). Kasutada saab mittelineaarset kokkutõmbumise kompenseerimist, rohkem kompensatsiooni rõngashammas ja vähem rummu kompensatsiooni, et vältida hammasratta muutumist elliptiliseks jahutamise ajal.

Vormimine ja katmine
Vaiguliivavalu puhul segatakse liiv katalüsaatori ja kõvendiga. Samal ajal tuleb pinna sileduse tagamiseks kanda vormiõõnde sisse tsirkooniumipõhine tulekindel kate. See moodustab tõkke liiva ja sulametalli vahele, takistades liivaosakeste sulandumist hammasratta hammastele.

Sulamise ja metallurgia juhtimine
Enne valamist tuleb ahjust võtta proovid ja analüüsida neid spektromeetriga. Veenduge, et süsiniku, räni ja mangaani viga oleks kontrollitud 0,05% piires, et tagada lõplik kõvadus ja tõmbetugevus vastavad standarditele (nt ASTM A148).
Malmi, eriti kõrgtugevast malmist hammasrataste puhul tuleks enne valamist läbi viia täpne inokulatsioonitöötlus, et grafiitkuulid oleksid ühtlaselt ümmargused ja ei tekiks rabedust.

Kontrollitud tahkumine (defektide vältimine)
Paksu hammasratta ja õhukese võrkplaadi vaheline ühendus on{0}}kahanemispoorsuse oht. Seetõttu on vaja hammasrattale asetada eksotermilised tõusutorud, et hoida metalli pikemat aega vedelana ja teostada kokkutõmbumise täiendamist. Samal ajal kasutage jahtumise kiirendamiseks külmavärinaid kõhuplaadil. See suunatud tahkumise tehnika surub kõik lisandid tõusutorusse, mis seejärel eemaldatakse.

Stressi leevendamine
Kui hammasratas vormist eemaldatakse, on selle sees märkimisväärne termiline pinge. Seetõttu peavad kõik hammasrattad läbima normaliseerimis- või pingevabastusprotsessid, et stabiliseerida nende kristallstruktuur enne hammasrataste töötlemise järgmise etapi juurde asumist. Ilma selle sammuta hammasratas kõverdub ja deformeerub järgnevate töötlemisprotsesside käigus.

Kui arvestate hammasrataste projekteerimisel valutehnoloogiaga, saate vähendada kulusid 20% ja parandada kvaliteeti.

Valamisprotsessi kavandamise põhimõtted on järgmised:

Seina ühtlane paksus:Vältige järsku üleminekut õhukestelt osadelt paksudele. Kui hammasratta paksus on 50 mm ja võreplaat ainult 20 mm, on ühendus pingete ja poorsuse jaoks kuum koht. Palun kasutage üleminekuks ümaraid nurki.

Süvise nurgad:Vertikaalsed seinad nõuavad väikest kaldenurka (1-3 kraadi), et mustrit saaks liivavormist eemaldada ilma vormi kahjustamata.

Filee raadiused:"Teravad nurgad on pingete koondumispunktid. Valamisel võivad teravad nurgad põhjustada ka liivaosakeste uhtumist sulametalli sisse (moodustavad liivasulgud).

Töötlemisvaru:Ärge jätke liiga vähe. Suurte valatud hammasrataste jaoks (näiteks 1000 mm läbimõõduga) tuleks varustada vähemalt 6–10 mm. Rohkem töötlemist on alati parem kui oksiidijääknaha (must nahk) viimistletud hambapinnal.

Postitus-ülekandmistoimingud

Pärast valamist on praegune hammasratas ainult sisemise pinge ja kareda pinnaga toormetallivalu ning see nõuab järgmisi valujärgset -töötlusetappe.

Kuumtöötlus

Normaliseerimine: Kuumutage valu umbes 900 kraadini ja jahutage seda õhuga. Eesmärk on viimistleda jämeda "na-cast" terastruktuuri ja homogeniseerida keemilist koostist. Kõrgtugevast malmist hammasrataste puhul piisab sellest tavaliselt vajaliku tõmbetugevuse saavutamiseks.

Karastus ja karastamine: see on valuterasest hammasrataste jaoks hädavajalik protsess. Pärast kuumutamist kustutatakse need õlis või polümeerivees, millele järgneb karastamine. See muudab mikrostruktuuri karastatud sorbiidiks, pakkudes täiuslikku tasakaalu kõrge voolavuspiiri ja löögikindluse vahel. Ilma karastamise ja karastamiseta on terashammasrattad löögikoormuse korral altid purunema.

Täppistöötluse strateegia

Jäme treimine: valandite välispind sisaldab sageli liivasulgusid ja oksiidisoone (kõvad kohad). Me kasutame raskeid -karbiidist lõiketööriistu, et eemaldada see "musta nahk" sügava lõikega ühe käiguga, vältides tööriista pragunemist ja tagades, et aluspind on tihe.

Käiguvahetus ja õhutamine: AGMA Q8 / ISO 8 klassist madalamate hammasrataste puhul teostame käiguvahetust. Suure mooduliga (moodul > 20) või kõvemate materjalide puhul teostame esmalt hammasratasfreesi, millele järgneb vormilihvimine. See tagab hammaste profiili täpsuse kontrollimise mikroni tasemele.

Pinna karastamine (valikuline, kuid soovitatav)

Induktsioonkarastamine: Pärast töötlemist võib hambapind läbida induktsioonkõvenemise, mis parandab pinna kulumiskindlust, säilitades samal ajal südamiku sitkuse.

Lõplik ülevaatus ja testimine

Mõõtmete kontroll (CMM): koordinaatide mõõtmismasin kontrollib sammu, väljajooksu ja spiraali nurga kõrvalekaldeid.

Contact Pattern Check (Blueing): We mate the gear with a pinion and apply blue ink. A proper contact area (typically >70%) tagab koormuse ühtlase jaotumise üle hamba, hoides ära enneaegse rikke.

Töötlemise ettevaatusabinõud

Valatud hammasrattad algavad tavaliselt jämedalt pööramisega, millele järgneb hammasrataste liigutamine. Kuna valandites võib esineda kõvasid kohti (karbiidid), on tööriista purunemise vältimiseks ülioluline kasutada sobivaid karbiidist lõiketööriistu ja lõikekiirusi.

Valatud hammasrattad ei ole sugugi "odavad asendused" -, need on täppistehnilised lahendused raske{1}}jõuülekande jaoks. Ükskõik, kas valite hea löögisummutusvõimega kõrgtugeva malmi või tugeva valuterase, võti peitub disaineri ja valukoja vahelises tihedas koostöös.

Hansheng Automation kui täppismasinakomponentide tootja, kes integreerib hammasrataste tootmisettevõtteid, CNC-töötluskeskusi ja valukodasid, jagab teiega oma kogemusi. Kui teil on sellega seotud vajadusi, võtke ühendust meie insenerimeeskonnaga, et saada tasuta DFM-hinnang (Design for Manufacturability) teie käigujooniste kohta.

Võtke meiega ühendust

Mis on heithammaste maksimaalne suurus?

Tegelikult pole piirangut. Piirangud on tavaliselt tingitud pigem kraana võimsusest ja ahju suurusest, mitte valuprotsessist endast.

Kas valatud hammasrattad taluvad löögikoormust? Kõrgtugev malm (QT500-7 või kõrgem klass) ja valuteras taluvad tõhusalt mõõdukat kuni tugevat löögikoormust. Hapra murdumiskäitumise tõttu tuleks hallmalmi kasutamist löögikoormusega rakendustes vältida.

Kuidas on mehaanilised omadused võrreldes sepistatud hammasratastega?

Kõrgtugevast malmist hammasrattad saavutavad 70-85% sepistatud terase tõmbetugevusest. Valatud terasest hammasrattad on enamikus omadustes võrreldavad sepistatud terasega.

Milliseid tolerantse saab hammasrataste valamisel saavutada?

As-valamise tolerantsid: roheline liiv ±1,5–3 mm, vaikliiv ±0,5–1,5 mm. Pärast töötlemist võib hammasratta kvaliteet vastata ISO 1328 või AGMA 2015 standarditele. Enamik tööstuslikke hammasrattaid on AGMA klassi 8-10 (ISO klass 6-8).

Mis on Cast Gearsi tootmise tüüpiline tarneaeg?
Tööriistad/vorm: 2-4 nädalat. Esimene valamine: 1-2 nädalat. Masstootmine: 3-5 nädalat, olenevalt kogusest ja kuumtöötlusnõuetest. Kokku: 6-11 nädalat alates jooniste kinnitamisest kuni valmis hammasratasteni.

Kuidas on maksumus võrreldes sepistusega?
Keskmise-mahuga tootmise (500–2000 tükki) puhul on kõrgtugevast malmist valamine tavaliselt 35–50% odavam kui sepistamine (tüki kohta). Üleminekupunkt sõltub geomeetrilisest keerukusest, mõõtmetest ja tootmismahust.

Kas valuhammasrattaid saab kuumtöödelda?
Muidugi. Hallmalm võib stressi leevendada. Kõrgtugev malm reageerib hästi normaliseerimisele, karastamisele ja karastamisele, samuti isotermilisele karastamisele. Valatud teras võib läbida sama kuumtöötluse kui sepistatud teras. Õige kuumtöötlus võib tõsta pinna kõvadust 321-444 HB-ni (vastab 55-63 HRC-le).

ASTM A148 / A148M: Kõrge tugevusega terasvalude standardspetsifikatsioon konstruktsioonilistel eesmärkidel.

ASTM A536: kõrgtugevast malmist valandite standardspetsifikatsioon. (Juhend klassile 80-55-06 ja teistele).

AGMA 2001-D04: Põhilised reitingutegurid ja arvutusmeetodid spiraal- ja spiraalhammaste jaoks.

ISO 8062-3: Geomeetrilised tootespetsifikatsioonid (GPS) – vormitud osade mõõtmete ja geomeetrilised tolerantsid. (Tavaliselt CT8-CT12 liivavalu jaoks).