Pourquoi certains engrenages échouent-ils malgré une fabrication précise ? Cet article se penche sur les défauts courants de la cémentation des engrenages, en explorant des questions telles que la surcémentation, la trempe superficielle et la cémentation inégale. Vous découvrirez les causes de ces problèmes et des mesures préventives efficaces, garantissant des performances et une longévité optimales des engrenages. La compréhension de ces défauts et de leurs solutions vous aidera à améliorer la durabilité et la fiabilité des engrenages dans diverses applications.
Un traitement inadéquat des engrenages cémentés peut entraîner une cémentation superficielle excessive, ce qui se traduit par la présence de carbures en forme de blocs ou de filets à la surface.
Cela réduit la capacité de l'engrenage à se déformer plastiquement pendant l'utilisation, affaiblit sa résistance aux chocs, diminue la résistance à la fatigue par flexion au niveau du pied de la dent, rend l'extrémité de la dent fragile et sujette à l'écaillage.
Après la trempe, les engrenages cémentés sont susceptibles de se fissurer pendant les opérations de rectification.
(1) Lorsque les engrenages sont cémentés en milieu solide, le potentiel de carbone à l'intérieur du caisson de cémentation est trop élevé et ne peut être ajusté arbitrairement.
Par conséquent, plus la température de cémentation est élevée et plus la durée est longue, plus le degré de surcémentation de la surface est important.
En particulier pour les aciers de cémentation contenant des éléments fortement carburigènes comme le Cr et le Mo, la diffusion du carbone est plus lente, ce qui entraîne une plus grande concentration de carbone à la surface de la couche d'engrenage cémentée.
Il en résulte une couche sur-carburée qui, une fois refroidie, forme une distribution en forme de filet à partir de la précipitation de corps carburés provenant de la couche d'oxyde d'aluminium. austénite les joints de grains.
(2) Pendant la cémentation en milieu gazeux, si le potentiel de carbone à l'intérieur du four de cémentation est trop élevé et si le temps de cémentation forte est trop long, une surcémentation de la surface de l'engrenage peut également se produire.
(1) Pendant la cémentation solide, pour éviter une cémentation excessive due à un potentiel de carbone élevé, utilisez une température de cémentation plus basse ou un agent de cémentation plus faible.
(2) Pendant cémentation au gazPour éviter une cémentation superficielle excessive, il faut prévoir une phase de diffusion après la cémentation. La durée des phases de cémentation intense et de diffusion doit être déterminée en fonction du procédé de traitement thermique.
(3) Pour les engrenages présentant une cémentation superficielle excessive, les diffuser dans un four de cémentation à faible potentiel de carbone ou les tremper après la sphéroïdisation du carbure. recuit traitement.
La dureté superficielle des engrenages cémentés est faible, ce qui entraîne non seulement une réduction de la résistance de la couche superficielle durcie à l'écaillage, mais aussi une diminution de la durée de vie.
(1) Pendant le processus de cémentation, le temps de cémentation est trop court, la température de cémentation est trop basse et la couche de cémentation est peu profonde.
La répartition inégale de la température effective de la zone de chauffage dans le four, le contrôle incorrect du potentiel de carbone pendant les phases de forte cémentation et de diffusion, l'absence de nettoyage des taches d'huile sur les engrenages avant le chargement dans le four et un volume de chargement excessif laissant des espaces trop petits sont autant de facteurs qui contribuent à la couche de durcissement peu profonde des engrenages cémentés.
(2) Le matériau choisi pour l'acier de l'engrenage et sa faible trempabilité, associés à une capacité de refroidissement insuffisante de l'engrenage, ont contribué à l'augmentation de la durée de vie de l'appareil. milieu de trempeLa couche de durcissement est peu profonde après une trempe normale par cémentation.
(1) Choisir comme matériau pour les engrenages cémentés un acier présentant une trempabilité appropriée, contrôler strictement la qualité de l'acier pour engrenages et effectuer des contrôles de qualité standard sur l'acier avant qu'il n'entre dans l'usine.
(2) Contrôler strictement la qualité de la surface des engrenages avant la cémentation, le volume de chargement dans le four, la température dans le four, l'atmosphère de carbone potentiel dans le four, la durée de la cémentation intense et de la diffusion, la température de trempe après la cémentation, la durée de la cémentation intense et de la diffusion, la température de trempe après la cémentation, la durée de la cémentation intense et la durée de la cémentation intense. moyen de refroidissement, etc.
(3) Les engrenages dont la cémentation est insuffisante doivent subir une cémentation supplémentaire.
La profondeur inégale de la couche cémentée sur la surface de l'engrenage entraîne des performances discontinues dans différentes zones. Elle provoque des dommages initiaux dans les zones les plus faibles, ce qui conduit ensuite à la défaillance globale de l'engrenage et affecte gravement sa durée de vie.
(1) Au cours de la cémentation solide, il existe d'importantes différences de température à l'intérieur de la boîte de cémentation, et la distribution inégale de l'agent de cémentation entraîne de grandes disparités dans la profondeur de la cémentation.
En outre, la taille de la boîte de cémentation, le volume de chargement, la méthode de chargement, la vitesse de chauffage et la faible conductivité thermique du charbon de bois de l'agent de cémentation ont un impact sur la profondeur de la couche cémentée.
(2) Pendant la cémentation au gaz, des températures de four inégales et une mauvaise circulation de l'atmosphère du four, des taches d'huile non nettoyées sur l'engrenage avant le chargement et des dépôts de noir de carbone sur la surface de l'engrenage peuvent tous contribuer à une profondeur inégale de la couche de cémentation.
(1) Les engrenages produits en série doivent éviter autant que possible la cémentation solide. Si la cémentation solide doit être effectuée, il est nécessaire de respecter strictement les procédures opérationnelles : volumes de chargement appropriés et mélange minutieux de l'agent de cémentation et du charbon de bois.
La boîte de cémentation doit être placée au milieu du four, là où la température est homogène, et sa position doit être ajustée de manière appropriée pendant le processus de cémentation.
(2) Pendant la cémentation au gaz, il faut veiller à une circulation suffisante de l'atmosphère du four, à une température uniforme du four, à l'élimination des taches d'huile sur la surface de l'engrenage et à des volumes de chargement appropriés.
Le four de cémentation doit être bien étanche, les moufles qui fuient doivent être remplacés rapidement et le four de cémentation doit faire l'objet d'un entretien régulier.
La réduction de la dureté superficielle des engrenages cémentés peut entraîner une diminution de la résistance à l'usure et à la fatigue, ce qui affecte négativement les propriétés de résistance au frottement et à l'usure de l'engrenage.
(1) Surface décarburationL'utilisation d'une couche de décarburation constatée lors d'un examen métallographique résulte d'une protection insuffisante lors du recuit ou de la trempe après cémentation.
(2) La lenteur du refroidissement est évidente à l'examen microscopique, où la structure de la surface est de la sorbite, et non de l'argile. martensite.
Dans l'observation métallographique, la martensite en forme d'aiguille est clairement résistante à la corrosion, tandis que la sorbite apparaît plus foncée (plus sensible à la corrosion). La différence est significative lorsque la dureté est vérifiée à l'aide d'un testeur de microdureté.
(3) Quantités excessives de résidus austénite sur la surface après la trempe sont dues à une température de cémentation des engrenages et à une température de trempe trop élevées.
(4) Faible trempabilité de la matériau de l'engrenage et une capacité de refroidissement insuffisante du milieu de trempe.
(5) Température de revenu élevée après la trempe et durée excessive de l'isolation.
1. Pour les engrenages à faible surface teneur en carbonemettre en œuvre un traitement de cémentation approprié.
2. Sélectionner des matériaux présentant une trempabilité appropriée et des milieux de refroidissement présentant des capacités de refroidissement appropriées pour la trempe.
3. Prendre des mesures préliminaires pour réduire le volume d'austénite résiduelle après la trempe.
Pour les engrenages cémentés présentant un excès d'austénite résiduelle, effectuer un revenu à haute température à 650-670°C pendant plus de 3 heures, permettant la précipitation partielle de carbures d'alliage, réduisant ainsi la stabilité de l'austénite pendant la trempe de réchauffage et favorisant la transformation de l'austénite en martensite.
4. La cémentation et la trempe de réchauffage des engrenages doivent être effectuées sous atmosphère protectrice.
Les engrenages présentant une oxydation doivent être débarrassés de leurs couches d'oxyde, puis subir une cémentation superficielle avant d'être trempés.
5. Si la dureté de la surface de l'engrenage est trop faible en raison de températures de trempe élevées, tremper à nouveau l'engrenage en choisissant une température de trempe appropriée.
Le noyau de l'engrenage cémenté nécessite un certain niveau de dureté. Si la dureté est trop faible, la limite d'élasticité du matériau de l'engrenage diminue, ce qui peut entraîner une déformation plastique à l'intérieur du noyau.
Cela réduit à son tour la résistance à l'écaillage de la couche durcie en surface et affaiblit la résistance à la fatigue par flexion au pied de l'engrenage.
(1) Mauvaise trempabilité du matériau de l'engrenage, qualité inférieure de l'engrenage et structure de bandes sévères dans l'acier.
(2) Avant la trempe directe après cémentation, la température de pré-refroidissement est trop basse, ou la température de trempe est insuffisante pendant la re-trempe après cémentation.
(3) La vitesse de refroidissement n'est pas suffisante. L'examen métallographique révèle que la structure n'est pas de la martensite à faible teneur en carbone, mais de la sorbite.
(4) Il y a une abondance de non dissous ferrite dans le noyau, ce qui est dû à une température de chauffage trop basse ou à un temps de chauffage inadéquat.
(1) Utiliser un agent de refroidissement ayant des propriétés de refroidissement supérieures pour la trempe afin d'obtenir un produit à faible teneur en carbone. structure martensitique dans le noyau.
(2) Choisir la température de trempe et la durée de chauffage appropriées pour obtenir une structure austénitique uniforme dans le noyau, permettant la formation d'une structure martensitique après la trempe.
(3) Pour la cémentation des engrenages, il convient de choisir un acier de bonne qualité et trempable.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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