Cum cauzează o pregătire incorectă anterioară călirii cu carbon adâncime neuniformă a stratului dur la roțile dințate

Time : 2025-11-03

De ce un "tratament preliminar aparent simplu" determină durata de viață a angrenajelor?

Incarburarea începe înainte de încărcarea în cuptor—nu atunci când se aprinde cuptorul

În industria fabricării roților dințate, există o adevăr bine cunoscut: "Jumătate din succesul carburării depinde de prelucrarea preliminară." Multe probleme de calitate ale carburării constatate pe teren—puncte locale moi, adâncime neuniformă a crustei, pitting prematur, scăderi bruște ale duratei de viață la oboseală prin contact și altele—pot fi în cele din urmă atribuite nu defecțiunilor cuptoarelor sau formulelor chimice defectuoase, ci erorilor apărute în etapa de pregătire anterioară incarburării.

Adâncimea neuniformă a crustei este una dintre cele mai critice pericole ascunse pentru roțile dințate. Consecințele sale merg mult dincolo de simpla inconsistență a durității:

Puncte locale moi → Susceptibilitate ridicată la pitting prematur
Adâncime neuniformă a crustei → Distribuție neechilibrată a tensiunilor de contact
Adâncime insuficientă a crustei la baza dinților → Durată redusă de viață la oboseală prin încovoiere
Structură superficială neuniformă → Riscul crescut de apariție a "stratului alb" sau arderea suprafeței în timpul rectificării ulterioare a roților dințate
Zgomot crescut și angrenare instabilă → Performanțe deteriorate ale NVH (zgomot, vibrații, duritate)

Pe scurt: adâncimea neuniformă a crustei este o bombă cu ceas pentru defectarea prematură a angrenajelor.

Trei probleme neglijate de pretratare care determină rezultatele călirii superficiale

1. Degresare incompletă → Ecranare a potențialului de carbon la suprafață și cementare asimetrică

Degresarea elimină petele de ulei, reziduurile de lichid de răcire, transpirația de la mână, depunerile de fluid de tăiere și alte contaminanți. O degresare necorespunzătoare duce la:

Filme de ulei care blochează transmiterea potențialului de carbon
Reducerea ratelor locale de cementare
Adâncime redusă a crustei sau chiar „pete albe” și „puncte slabe”

Aceste zone problematice sunt deosebit de predispuase la pitting în aplicații cu sarcini mari de contact, cum ar fi reductoarele orbitale.

2. Lipsa îndepărtării stratului de oxizi → Formarea unor straturi barieră pentru carbon

Semifabricatele forjate de angrenaje au în mod tipic o scală groasă de oxid care, dacă nu este complet eliminată, provoacă:

Zone blocate de carbon chiar și în procesele de cementare în vid
reducere cu 20%–50% a adâncimii stratului superficial
Microstructură neuniformă la suprafață
cementare inversă" (îmbogățirea cu carbon în straturile mai profunde alături de epuizarea carbonului la suprafață)

Angrenajele cu acest defect sunt foarte susceptibile la pitting după rectificare—duritatea insuficientă la suprafață combinată cu duritatea internă creează concentrații periculoase de tensiune.

3. Încărcare necorespunzătoare a cuptorului → Obstrucționarea traseelor locale de cementare

Încărcarea cuptorului este mult mai complexă decât simpla „plasare a angrenajelor în interior”. Aceasta influențează direct:

Modelele de circulație a gazului în cuptor
Suprafața de contact a gazului în cuptor
Uniformitatea expunerii la potențial de carbon pe toate suprafețele roților dințate

Încărcarea necorespunzătoare duce la:

Zone locale morte → Adâncime redusă a crustei
Suprapunerea sau ecranarea între roți dințate → Petice moi sub formă de foi
Încărcare excesivă → Perturbarea fluxului de gaz în cuptor
Amestecarea încărcării dintre roți dințate mici și mari → Inconsistențe de temperatură datorate capacităților termice diferite

Aceste probleme apar mult mai frecvent pe teren decât se presupune de obicei.

Natura microscopică a adâncimii neuniforme a crustei: Diferențe structurale datorate unui potențial de carbon neuniform

Principiul de bază al cementării este: Atomii de carbon → Difuzează în suprafața oțelului → Ating concentrația și adâncimea dorită

Când degresarea, decaparea sau deficiențele de încărcare reduc capacitatea suprafeței de a absorbi carbon:

Difuzia carbonului încetinește
Reacțiile de potențial al carbonului sunt împiedicate
Se formează zone locale sărace în carbon
Conținutul de martensită la suprafață scade
Duritatea scade cu 50–150 HV
Adâncimea stratului este insuficientă cu 0,1–0,3 mm
Tensiunea remanentă de compresiune la suprafață este redusă

În final, angrenajele prezintă defecte precoce, inclusiv:

Pitează
Exfoliere
Microfisuri
Zgomot crescut la angrenare
Durată de viață redusă semnificativ (în mod tipic cu 30–60% mai scurtă)

Caracteristici comune ale defectării angrenajelor cauzate de adâncime neuniformă de cementare

Pitting concentrat în anumite zone ale suprafeței dinților (nu distribuit aleator)
Inconsistențe evidente de duritate (de exemplu, HRC 60 vs. HRC 54)
Diferențe semnificative de adâncime de cementare între fețele stângă și dreaptă ale dinților
Schimbări de tip treaptă sau bruște în profilul adâncimii de cementare
Analiza metalografică relevă o creștere a conținutului de ferită la suprafață
Distribuția durității nu prezintă un gradient treptat (arată salturi sau colapsuri bruște)

Aceste semne indică toate o problemă principală: prelucrare insuficientă înainte de tratament, care duce la o eficiență neuniformă a cementării

Cum se poate preveni adâncimea neuniformă de cementare?

1. Stabilirea unor standarde stricte de decapare

Testarea regulată a concentrației lichidului de decapare
Curățare ultrasonică (recomandat cu tărie)
Spălare obligatorie cu apă caldă
Temperatură controlată de uscare
testul „filmului de apă” pentru verificarea curățeniei suprafeței

2. Standardizarea proceselor de îndepărtare a calaminii

Adoptarea unor metode adecvate:

Sablonare (se recomandă standardul SA2.5)
Decapare în tandem + neutralizare
Prelucrare mecanică prin rectificare
Decapare cu laser (soluție de înaltă performanță)

Scop: Obținerea unei suprafețe complet metalice, fără urme de oxizi adânci.

3. Formalizarea procedurilor de încărcare a cuptorului

Elaborarea procedurilor operative standard (SOP) specifice întreprinderii:

Maximum X bucăți pe strat
Interzis contactul direct dintre dinți
Asigurarea circulației libere a gazelor în cuptor
Încărcarea separată a roților dințate mici și mari
Utilizarea dispozitivelor standard de fixare

4. Verificați consistența cementării cu ajutorul eșantioanelor de test

Recomandări:

Bare standard de test (Ø20×20 mm)
Încărcare sincronă în cuptor alături de roți din producție
Comparație a durității și a examinării metalografice
Optimizarea producției bazată pe date

Pregătirea prealabilă pentru cementare: Punctul de plecare pentru calitatea roților dințate

Cementarea este unul dintre cele mai critice procese de fabricare a roților dințate, dar "pașii mici, ușor de ignorat" care o precedă determină cu adevărat calitatea stratului superficial: O singură picătură de ulei rezidual, o urmă de tărtără oxidică, un singur punct blocat sau un unghi incorect de încărcare — oricare dintre acestea poate reduce cu jumătate durata de viață a unei serii de roți dințate.

Rețineți: Calitatea cementării nu începe atunci când se aprinde cuptorul, ci cu pregătirea prealabilă. Investiția într-o procesare corectă creează fundația pentru fiabilitatea și performanța pe termen lung a roților dințate.

Anterior: Cutii de viteze cu arbori paraleli: Principii, aplicații și tendințe viitoare

Următorul: Transmisie prin angrenaje: Principii și aplicații ale metodei de danturare prin copiere și metodei de generare în prelucrarea roților dințate

Toate categoriile

Știri