באימוני כוח רכב, הילוכים משדרים מומנט ולנהל שינויים מהירות עם דיוק קיצוני.הילוך שידור מסתובב אלפי פעמים לדקה חייב לסבול עומסים מחזוריים, זעזועים, ולחצים ליצירת פני השטח תוך שמירה על יציבות ממדית.ציון הפלדה שנבחר לייצור ציוד זה ישירות קובע את היכולת שלהם לעמוד בדרישות אלה.כלי רכב מודרניים לדחוף לדחיסות כוח גבוהה יותר ומשקל נמוך יותר, מה שהופך את הבחירה החומרית אפילו יותר קריטית הבנת המאפיינים של ביצועים שונים, ורמות פלדה, תכונות ביצועים שונים של ביצועים.

דרישות מכניות עיקריות ל-Gear Steels

פלדות גיר חייבות לספק קבוצה תובענית של תכונות מכניות כדי להבטיח חיי שירות ארוכים תחת עומסים כבדים ומשתנים.

  • (FLT:0) נוקשות פני השטח 1: Resists ללבוש, מתפתל, ו scuffuffing. טיפוסי ערכי קשיחות נע בין 58 ל-64 HRC עבור ציוד מופחת במקרה.
  • (ב) ,0) קשה ל-FLT:1: Absorbs משפיעים על עומסים ללא fracturing.
  • (ב) [ה]: [ה] [ה]]]: [ה]מבין] [ה] [ה]]], [התעל] [ה]] [ה]]]]] [התעל] [התעל] [ה] [ה]] [התב]] [התחילה] [ה] [ה]]] [ה] [ה] [ה] [ה]] [ה] [ה] [ה]]]] [התתחילה] [ה[ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]]]]] [ה] [ה] [ה[ה[ה]]]] [ה]]]]]]]]] [ה[ה[ה[ה] [ה] [ה]]]] [ה] [ה]] [ה] [ה]]]] [ה[ה[ה[ה] [ה] [ה]]]]]]]] [ה]] [ה]]] [ה[ה[ה
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,הקשות הרצינית של ה- 1 (ב): הבטחת הנוקשות עקבית דרך עובי הסעיף, במיוחד עבור ציוד גדול יותר.
  • (ב) [ה]היציבות הרצינית של ה- 0]: צמצום עיוות במהלך טיפול בחום, כך ששחיקה סופית יכולה להשיג סובלנות הדוקה.

דרישות אלה מניעות את הבחירה של הרכב פלדה הבסיס ואת תהליך הטיפול החום הבא.

Common Steels המשמש ב-Mobile Gears

יצרני ציוד רכב מסתמכים על מגוון של פלדה דל-כלוי וסגסוגת המשלבות קשיחות, מצ'נות ויעילות עלות.הציונים הבאים הם בין המצוין ביותר.

AISI 4140

AISI 4140 הוא פלדה סגסוגת כרום-מו-מו-מדומה עם הרכב נומינאלי של 0.38-0.43% פחמן, 0.75–00%RC כרום, 0.15–0.25% molybdenum, ו 0.80.10% ממניגאן-.הוא מציע איזון טוב של כוח, קשיחות, ולבוש התנגדות.

8620

SAE 8620 הוא ניקל-chromium-molybdenum נמוך פלדה (0.18-0.23% פחמן, 0.70-0.90% כרום, 0.70–00% ניקל, 0.15–0.25% molybdenum), זה תקן סטנדרטי של ניקל מגרה כי מתפתח תיק קשה תוך שמירה על מכונית קשה.

EN 24 (AISI 4340 שווה ערך)

EN 24 הוא פלדה סגסוגת גבוהה כמו AISI 4340, עם 0.35-0.45% פחמן, 1.30-1.70% ניקל, 0.70-1.10% כרום, ו 0.20–0% מולידרום.זה מציע חוזק גבוה מאוד של עשרות עד 11.70% לאחר טיפול חום) ונוקשות מעולה.

20CrMnTi

20CrMnTi הוא פלדה מאתגרת בשימוש נרחב בשוקי הרכב באסיה.הרכב הדומיניאלי שלה כולל 0.17–0.23% פחמן, 1.00–1.30% כרום, 0.80.10% ממניגאני, ו 0.06–0.12% titanium. תוספת טיטניום מזיכת משקל דגנים ומשפרת יכולת קשה.

ציונים חשובים נוספים

מעבר לארבעת הנ"ל, כמה ציונים אחרים של פלדה משחקים תפקידים משמעותיים בייצור ציוד רכב:

  • (FLT:0)16 MnCr5FLT:1: פלדה פופולרית במקרים קשים באירופה (Similar to SAE 5115) עם 0.14–0.19% פחמן, 0.80.10% ממניגנזיה, ו 0.80-1.10% כרום.
  • (FLT:0)41Cr4cioFLT:1: A chrome-alloy דרך פלדה הרדדת (0.38–0.45% פחמן, 0.90–1.20% כרום) המשמש עבור ציוד מטען בינוני שבו ההתנגדות והכוח מאוזנים.
  • (FLT:0)SAE 4320ureFLT:1: ניקל-chromium-molybdenum carburizing כיתה עם תוכן ניקל גבוה יותר (1.65–2.00%) עבור קשיחות הליבה מעולה וביצועי עייפות בהילוך כבד.
  • (FLT:0)SAE 9310IRFLT:1: פלדה מקדמה (3.00-3.50% ניקל) מתן קשיחות יוצאת דופן והתנגדות עייפות עבור ציוד מירוץ ויישומים רכביים משודרים.
  • (ב-FLT:0C45 (AISI 1045)FLT:1): פלדה בינונית המשמשת להילוך נמוך או אלה אשר יהיו ניכוי קשיחות.זה זול אבל חסר את החיים החוזק והעייפות של פלדות ⁇ .

כל ציון נבחר על בסיס סוג ציוד ספציפי, ספקטרום עומס, נפח הייצור, ויכולות טיפול חום.

טיפול ב-Gear Steels

התכונות המכאניות הסופיות של פלדה הילוכים תלויות הרבה על טיפול חום כמו על הרכב.התהליכים הנפוצים ביותר מתוארים להלן.

השכרת רכב

Carburizing מציג פחמן לתוך שכבת פני השטח של פלדה פחמן נמוך (בדרך כלל 0.10-0.25% C) בטמפרטורות גבוהות (900-950 מעלות צלזיוס) באווירה עשירה פחמן.ההילוך הוא אז quenched כדי ליצור מקרה מרטינסיטי קשה ומזג כדי להקל על טווח הלחצים.

Carbonitriding

פחמן הוא דומה לשחיקה אבל מוסיף חנקן במקרה על ידי הצגת אמוניה לתוך האווירה של פראנסה.החנקן מגביר את קשיות ללבוש התנגדות תוך מתן טמפרטורות נמוכות (820-840 ° C) וזמני מחזור קצרים יותר.זה משמש לעתים קרובות עבור הילוכים קטנים יותר או חלקים שבהם יש למזער את העיוות.

ניטריינג

Nitriding הוא תהליך של חנקן נמוך (500-550 מעלות צלזיוס) כי diffuses חנקן לתוך משטח פלדה, להרכיב תרכובות nitride קשיחות.זה לא דורש quench לאחר מכן, ולכן עיוות הוא נמוך מאוד. Nitriding מוחל על ידי עומסים מעצורים כגון AISI 4140 או 4340 כדי לשפר התנגדות ועייפות.

אינדוקציה Harding

הנקה משתמשת סליל אלקטרומגנטי כדי לחמם במהירות את פני השטח של שן הילוכים, ואחריו quenching.תהליך זה יכול לקשוח סלקטיבית רק את שן ואת השורשים, משאיר את הליבה ואת האזורים האחרים רך.זה נפוץ עבור ציוד טבעת גדול, sprockets, ו הילוכים שנעשו מפלדות פחמן בינוני כמו C45 או 4140. התהליך הוא מהיר אבל דורש עיצוב זהיר כדי למנוע עיוות ו למנוע סדקים.

דרך-Hardening

באמצעות הרדינג כרוך חימום כל הציוד כדי להגביר את הטמפרטורה, quenching כדי ליצור מרטן לאורך כל החלקה, ולאחר מכן ממזג את הקשיחות הרצויה. שיטה זו משמשת עבור פלדה עם תוכן פחמן מספיק (0.35-0.55%) והוא מתאים עבור הילוכים כי לא דורשים מקרה קשה.

צילום: Gear Steel Selection

בחירת כיתה פלדה אינה מבוססת רק על נכסים סופיים; יכולת אדם ממלאת תפקיד מרכזי ביעילות הייצור ועלות.

יכולת מאך

רוב פעולות ייצור ציוד (היפוי, עיצוב, broaching, קידוח) דורשות מקניות טובות. Alloy פלדה עם תוכן פחמן גבוה יותר או צ'רדס חזק (למשל, כרום, molybdenum) נוטים להיות קשה יותר ופחות מנצ'ין. Steels עם תוספות סולפיות מניגאניות, כגון 8620 עם יכולת משופרת, זמינים אך ניתן להפחית את מחזור הפלדה לפני כן.

יכולת ויציבות ממדית

לאחר טיפול חום, הילוכים לעתים קרובות דורשים שחיקה כדי להשיג סובלנות סופית (ציוני ISO 6-8) פלדה המייצר מבנה מרטינסיטי יציב עם מינימלי נשמר austenite ו quench נמוך חוסם זמן גירוד ועלות. Nitriding פלדה להראות עיוותים קטנים מאוד, מה שהופך אותם אטרקטיבי עבור הילוכים מדויקים.

ניקיון

הכללות לא-מטאליות בפלדה (sulfides, oxides, אחליקטים) יכולות לפעול כמגדלי מתח, צמצום חיי העייפות. עבור ציוד ביצועים גבוהים, שואבי אבק או אלקטרוסלג-משוחררים (ESR) מוגדרים כדי להשיג רמות הכללה נמוכות. סטנדרטיים כגון ASTM E45 ו- D602 מגדירים דירוגים.

בקרת גודל Grain Size control

פלדות חד-משמעיות (ASTM דגנים בגודל 8 או קנס יותר) לשפר את הקשידות ואת ביצועי העייפות. אלומיניום ו titanium תוספתs לעזור לקבוע גבולות דגנים במהלך ההרחבה. דגנים Coarse יכול להוביל לסדקים quench ולהפחית את התנגדות עייפות.

בחירת רמת הפלדה הנכונה: מסגרת החלטה

מהנדסים חייבים לשקול מספר גורמים אינטראקציה בעת בחירת ציון פלדה עבור יישום ציוד נתון.

  • (FLT:0) סוג וגודלו של ה-FLT:1: עומסי זעזוע גבוהים וזעזועים תומכים בפלדות ליבה קשות (EN 24,4320), בעוד שלחצים גבוהים של מגע פנים דורשים קשיחות גבוהה (8620, 20CrMnTi).
  • גודלו וגיאומטריה של ה- 1: ציוד גדול יותר דורש עומק מקרה עמוק יותר וקשידות טובה יותר להימנע מנקודות רכות. Steels עם תוכן ⁇ גבוה יותר (למשל, 4320, 9310) משמשים לעתים קרובות.
  • (FLT:0) ייצור של ייצור נפח ייצור (למשל, העברת רכב נוסעים) בדרך כלל משתמש ציונים זולים כמו 8620, 16MnCr5, או 20CrMnTi. Low-volume הילוכים עשויים להצדיק פלדות פרמיות.
  • (FLT:0) מתקן טיפול בHeat: ציוד זמין (atmosphere carburizing, אבק פרווה, מכונות אינדוקציה) משפיע על אם ניתן לעבד פלדה ביעילות.
  • (FLT:0) מגבלות של FLT:1: עלות פלדה היא חלק משמעותי של ייצור הילוכים. בעוד ציונים עשירים ניקל מציעים קשיחות גבוהה יותר, הם גם יקרים יותר. AISI 4140 ו- C45 מספקים חלופות בעלות נמוכה יותר עבור יישומים פחות תובעניים.
  • (FLT:0) תנאי שירות ושירות (Environmental and Service Conditions) 1: Gears חשופים לסביבות קורוזיות (למשל, כלי רכב מחוץ לכביש) עשויים לדרוש ציונים של נירוסטה או ציפויים מגן.

גישה שיטתית הכוללת חישובים של דירוג ציוד (AGMA, ISO) ובדיקת אב טיפוס צריכה לאמת את הבחירה החומרית.

מגמות מתפתחות וחומרים מתקדמים

מדע החומרים ממשיך להתפתח, מציע אפשרויות חדשות עבור ציוד רכב.

Vacuum Carburizing

Vacuum carburizing (הנקרא גם carburizing בלחץ נמוך) משתמש באווירה בלחץ נמוך של אצטילן או propane כדי להציג פחמן.תהליך זה מבטל חמצון פנימי, מפחית עיוות, ומשפר את חיי העייפות.זה מאומצ יותר עבור ציוד ביצועים גבוהים שבו איכות פני השטח היא קריטית.

אבקת Metallurgy (PM) Steels

הילוכים ראש הממשלה נוצרים על ידי קומפקטית וחטא אבקת מתכת.הם יכולים להשיג צורה קרובה לאינטרנט, צמצום פסולת ממנצ'ינג. אלמנטים של כלוי ניתן לשלוט בדיוק, וחומרים כגון פלדות ניקל-מו-מדומה מציעים התנגדות ללבוש דומה ל- wroughtrated ציונים. PM הילוכים משמשים משאבות נפט, להעביר מקרים, וכמה שידורים אוטומטיים עם זאת, צפיפות pore חייב להיות מנוהל כדי למנוע חולשה.

פלדה מיקרו-סודי

פלדות מיקרו-סגולות (למשל, 38MnVS6) משתמשות ב-Vadium או niobium תוספת להשגת כוח גבוה במצב ה-As-forged, ביטול הצורך בטיפול בחום מלא.הם מציעים חיסכון בעלויות עבור סוגים מסוימים של ציוד אבל יש להם יכולת נמוכה יותר ללבוש התנגדות.

הנדסה חיצונית מתקדמת

מעבר לכימיה פלדה, טיפולים פני השטח כמו FLT:0 (DLC) ציפויים דמוי פחמן (DLC) ציפויים sveFLT:1 והצצה יורה משמשים להאריך את חיי הציוד. הצצה מציגה מתחים דחוסים שמשפרים עייפות מתקרבת.

מסקנה

(הבחירה של ציוני פלדה עבור ציוד רכב דיוק היא החלטה הנדסית רב-פנים כי מאזן ביצועים מכניים, מניפולציה, ועלות.הידע עם ציונים משותפים כמו AISI 4140, SAE 8620, EN 24, ו-20CrMn מספק בסיס מוצק של טיפול חום והשפעה שלהם על תיק ותכונות הליבה שלהם הוא חשוב באותה מידה.