¿Por qué fallan algunos engranajes a pesar de una fabricación precisa? Este artículo se adentra en los defectos más comunes de la cementación de engranajes, explorando cuestiones como la sobrecarburación, el endurecimiento superficial y la cementación desigual. Conocerá las causas de estos problemas y las medidas preventivas eficaces que garantizan un rendimiento y una longevidad óptimos de los engranajes. Comprender estos defectos y sus soluciones le ayudará a mejorar la durabilidad y fiabilidad de los engranajes en diversas aplicaciones.
Un tratamiento inadecuado de los engranajes carburizados puede provocar una carburización excesiva de la superficie, dando lugar a carburos en forma de bloque y en forma de red en la superficie.
Esto reduce la capacidad del engranaje para deformarse plásticamente durante el uso, debilita su resistencia al impacto, disminuye el rendimiento a la fatiga por flexión en la raíz del diente, hace que la punta del diente sea frágil y propensa al astillamiento.
Después del temple, los engranajes carburizados son susceptibles de agrietarse durante las operaciones de rectificado.
(1) Cuando los engranajes se carburan en medios sólidos, el potencial de carbono dentro de la caja de carburación es demasiado alto y no puede ajustarse arbitrariamente.
Por lo tanto, cuanto mayor sea la temperatura de cementación y mayor sea el tiempo, mayor será el grado de sobrecarburación en la superficie.
En particular, en el caso de los aceros de carburación que contienen elementos formadores de carburos fuertes como el Cr y el Mo, la difusión del carbono es más lenta, lo que da lugar a una mayor concentración de carbono en la superficie de la capa carburada del engranaje.
Esto da lugar a una capa sobrecarburada que, al enfriarse, forma una distribución en forma de red a partir de la precipitación de cuerpos carburados procedentes del austenita límites de grano.
(2) Durante la carburación en un medio gaseoso, si el potencial de carbono dentro del horno de carburación es demasiado alto y el tiempo de carburación fuerte es demasiado largo, también puede producirse una sobrecarburación de la superficie del engranaje.
(1) Durante la carburación sólida, para evitar una carburación excesiva debida a un alto potencial de carbono, utilice una temperatura de carburación más baja o un agente de carburación más débil.
(2) Durante carburación con gasPara evitar una carburación excesiva de la superficie, organizar una fase de difusión después de la carburación. La duración de las fases de carburación intensa y de difusión debe determinarse en función del proceso de tratamiento térmico.
(3) Para engranajes con excesiva carburización superficial, difúndalos en un horno de carburización potencial de bajo carbono, o enfríelos después de la esferoidización del carburo. recocido tratamiento.
La dureza superficial de los engranajes carburizados es poco profunda, lo que provoca no sólo una reducción de la resistencia a la exfoliación de la capa superficial endurecida, sino también una disminución de la vida útil.
(1) Durante el proceso de carburación, el tiempo de carburación es demasiado corto, la temperatura de carburación es demasiado baja y la capa de carburación es poco profunda.
La distribución desigual de la temperatura efectiva de la zona de calentamiento en el horno, el control inadecuado del potencial de carbono durante las etapas de carburación fuerte y difusión, la falta de limpieza de las manchas de aceite en los engranajes antes de cargarlos en el horno y el volumen de carga excesivo que deja huecos demasiado pequeños, contribuyen a que la capa de endurecimiento de los engranajes carburizados sea poco profunda.
(2) El material de acero para engranajes seleccionado y su escasa templabilidad, junto con el insuficiente rendimiento de refrigeración del medio de enfriamiento, dan lugar a una capa de endurecimiento poco profunda tras el temple normal de carburación.
(1) Elegir acero con la templabilidad adecuada como material para los engranajes carburizados, controlar estrictamente la calidad del acero para engranajes y realizar comprobaciones estándar de calidad del acero antes de que entre en la fábrica.
(2) Controlar estrictamente la calidad de la superficie de los engranajes antes de la carburación, el volumen de carga en el horno, la temperatura en el horno, la atmósfera potencial de carbono en el horno, el tiempo de carburación intensa y difusión, la temperatura de enfriamiento después de la carburación, la medio refrigeranteetc.
(3) Los engranajes con carburación insuficiente deben someterse a una carburación suplementaria.
La profundidad desigual de la capa cementada en la superficie del engranaje da lugar a un rendimiento discontinuo en diferentes zonas. Provoca daños iniciales en las zonas más débiles, lo que posteriormente conduce al fallo general del engranaje y afecta gravemente a su vida útil.
(1) Durante la cementación sólida, existen importantes diferencias de temperatura dentro de la caja de cementación, y la distribución desigual del agente de cementación da lugar a grandes disparidades en la profundidad de cementación.
Además, el tamaño de la caja de carburación, el volumen de carga, el método de carga, la velocidad de calentamiento y la baja conductividad térmica del carbón del agente de carburación influirán en la profundidad de la capa carburada.
(2) Durante la cementación con gas, las temperaturas desiguales del horno y la mala circulación de la atmósfera del horno, las manchas de aceite sin limpiar en el engranaje antes de la carga y los depósitos de negro de humo en la superficie del engranaje pueden contribuir a una profundidad desigual de la capa de cementación.
(1) Los engranajes fabricados en serie deben evitar en la medida de lo posible la carburación sólida. Si se debe realizar la cementación sólida, es necesario seguir estrictamente los procedimientos operativos: volúmenes de carga adecuados y mezcla minuciosa del agente de cementación y el carbón.
La caja de cementación debe colocarse en el centro del horno, donde la temperatura es uniforme, y la posición de la caja debe ajustarse adecuadamente durante el proceso de cementación.
(2) Durante la cementación con gas, asegúrese de que la atmósfera del horno circule lo suficiente, que la temperatura del horno sea uniforme, que se eliminen las manchas de aceite de la superficie del engranaje y que los volúmenes de carga sean adecuados.
El horno de cementación debe estar bien sellado, los recipientes de mufla con fugas deben sustituirse rápidamente y es necesario realizar un mantenimiento periódico del horno de cementación.
La menor dureza de la superficie de los engranajes carburizados puede reducir la resistencia al desgaste y a la fatiga, lo que afecta negativamente a las propiedades de resistencia a la fricción y al desgaste del engranaje.
(1) Superficie descarburizaciónLa aparición de una capa de descarburación en el examen metalográfico es el resultado de una protección insuficiente durante el recocido o el enfriamiento tras la carburación.
(2) La lenta velocidad de enfriamiento es evidente en el examen microscópico, donde la estructura superficial es sorbita, no martensita.
En la observación metalográfica, la martensita en forma de aguja es claramente resistente a la corrosión, mientras que la sorbita aparece más oscura (más susceptible a la corrosión). Existe una diferencia significativa cuando se comprueba la dureza con un microdurómetro.
(3) Cantidades excesivas de residuos austenita en la superficie después del temple se deben a que la temperatura de carburación de los engranajes y la temperatura de temple son demasiado elevadas.
(4) Escasa templabilidad del material del engranaje y una capacidad de enfriamiento insuficiente del medio de enfriamiento.
(5) Alta temperatura de revenido después del temple y duración excesiva del aislamiento.
1. Para engranajes con poca superficie contenido en carbonoAplicar un tratamiento de cementación adecuado.
2. Seleccionar materiales con una templabilidad adecuada y medios de enfriamiento con una capacidad de enfriamiento apropiada para el temple.
3. Adoptar medidas preliminares para reducir el volumen residual de austenita después del temple.
Para los engranajes carburizados con un exceso de austenita residual, realizar un revenido a alta temperatura a 650-670°C durante más de 3 horas, lo que permite la precipitación parcial de carburos de aleación, reduciendo así la estabilidad de la austenita durante el temple de recalentamiento y favoreciendo la transformación de la austenita en martensita.
4. La cementación y el recalentamiento de los engranajes deben realizarse en atmósfera protectora.
Los engranajes que presenten oxidación deben someterse a un proceso de eliminación de las capas de óxido y, a continuación, a un carburizado superficial antes del temple.
5. Si la dureza de la superficie del engranaje es demasiado baja debido a las altas temperaturas de templado, vuelva a templar el engranaje, seleccionando una temperatura adecuada para el templado.
El núcleo del engranaje carburizado requiere un determinado nivel de dureza. Si la dureza es demasiado baja, el límite elástico del material del engranaje disminuye, lo que podría provocar una deformación plástica dentro del núcleo.
Esto, a su vez, reduce la resistencia de la capa endurecida superficialmente al desconchamiento y debilita el comportamiento a la fatiga por flexión en la raíz del engranaje.
(1) Mala templabilidad del material del engranaje, calidad inferior del engranaje y estructura de bandas severas dentro del acero.
(2) Antes del temple directo después de la carburación, la temperatura de preenfriamiento es demasiado baja, o la temperatura de temple es insuficiente durante el reentrenamiento después de la carburación.
(3) La velocidad de enfriamiento no es suficiente. Tras el examen metalográfico, la estructura no es martensita de bajo contenido en carbono, sino sorbita.
(4) Hay abundancia de sin disolver ferrita en el núcleo, lo que se debe a una temperatura de calentamiento demasiado baja o a un tiempo de calentamiento inadecuado.
(1) Utilizar un medio de enfriamiento con propiedades de enfriamiento superiores para el enfriamiento rápido con el fin de lograr un bajo contenido de carbono. estructura martensítica en el núcleo.
(2) Elegir la temperatura de temple y la duración del calentamiento adecuadas para obtener una estructura austenítica uniforme en el núcleo, que permita la formación de una estructura martensítica tras el temple.
(3) Seleccione un acero con buena templabilidad y calidad como material para los engranajes de cementación.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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