2024년 최고의 10대 기어 제조사 및 브랜드
자동차나 비행기의 기어가 어떻게 그렇게 부드럽게 작동하는지 궁금한 적이 있나요? 이 기사에서는 기계공학의 미래를 만들어가는 최고의 기어 제조업체를 소개합니다. 배우게 될 내용...
일부 감속기 기어는 왜 스트레스를 받으면 균열이 생길까요? 이 글에서는 제조 결함 및 재료 불일치 등의 요인을 분석하여 그 원인을 자세히 살펴봅니다. 화학 성분, 경도 및 미세 구조를 조사하여 거친 가공 및 부적절한 침탄과 같은 문제가 어떻게 고장으로 이어질 수 있는지 밝혀냅니다. 이러한 인사이트를 이해하면 기어의 내구성과 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.
공장에서 기어 연삭 작업 후 기어 감속기의 내부 구멍 키홈 벽과 기어 끝면 원주 방향의 여러 부분에서 균열이 발견되었습니다. 기어 자체는 18CrNiMo7-6 재질로 만들어졌습니다.
제작 과정: 황삭 가공 → 침탄 및 담금질+템퍼링 → 마감(키홈 개방 등).
기어 균열의 원인을 파악하기 위해 일련의 테스트와 분석을 수행했습니다.
기어의 외부 둘레와 내부 구멍 키홈 벽의 원주 방향 및 끝면에서 균열이 발견되었습니다. 그림 1에 표시된 것처럼 일부 단면의 균열에서는 양쪽이 모두 기울어져 있었습니다.
균열을 따라 열었을 때 균열 형태가 관찰되었습니다. 대부분의 균열은 은색 금속 광택이 나는 고급 도자기로 나타났으며, 이전 균열은 확인되지 않았습니다. 키홈의 뿌리 모서리가 균열의 원인으로 확인되었습니다.
그림 1 기어 크랙 위치 및 형태
그림 2와 3에서와 같이 균열원 주변에서 뚜렷한 방사형 패턴과 찢어진 가장자리를 볼 수 있으며, 이는 고응력 취성 골절 형태를 나타냅니다.
키홈이 거칠어 보이고 와이어가 절단된 흔적이 선명합니다.
그림 2 기어 파손의 거시적 형태
그림 3 기어 크랙 소스의 위치
장비의 화학 성분은 ICP(유도 결합 플라즈마) 원자 방출 분광기를 사용하여 분석했으며, 그 결과는 EN 10084-2008 침탄 강철 기술 납품 조건의 요구 사항을 충족했습니다.
테스트 결과는 표 1을 참조하세요.
표 1 기어의 화학적 구성(질량 분율)(%)
| 구성 요소 | C | S | P | Mn | Si | Cr | Ni | Mo |
| 표준 요구 사항 | 0.15~0.21 | ≤0.035 | 0.025 | 0.50-0.90 | 0.40 | 1.50~1.80 | 1.40~1.70 | 0.25-0.35 |
| 금이 간 장비 | 0.18 | 0.002 | 0.016 | 0.76 | 0.23 | 1.68 | 1.62 | 0.27 |
기어의 카부화 층의 깊이는 약 1.58mm입니다. 치아 표면의 평균 경도는 725HV1, 중앙의 경도는 43.0HRC로 모두 도면의 기술 요구 사항을 준수합니다.
GB/T 10561-2005 비금속 함량 결정의 방법 B에 따라 강철의 내포물 - 표준 등급 차트에 따른 현미경 검사 결과, 모든 유형의 비금속 내포물은 0.5등급보다 우수합니다.
GB/T6394-2017 금속의 평균 입자 크기 결정에 따르면 입자 크기는 6.5입니다.
기어의 침탄 층은 소량의 미세 입상 카바이드, 거친 침상 마르텐사이트 등으로 구성되어 있습니다. 오스테나이트.
GB/T 25744-2010 강철의 침탄, 담금질 및 템퍼링에 대한 금속학적 검사에 따르면 탄화물은 1등급, 마르텐사이트는 5등급으로 평가됩니다. 유지된 오스테나이트 6등급으로, 그림 4와 같이 GB/T 3480.5-2008 평 기어 및 헬리컬 기어의 베어링 용량 계산 - 파트 5: 침탄강 표면 구조 및 잔류 오스테나이트 함량에 대한 재료의 강도 및 품질 요건을 충족하지 못합니다.
그림 4 침탄층 구조(500 ×)
시편은 균열이 발생한 곳에서 절단하여 연마한 다음 4% 질산 알코올 부식 용액을 사용하여 부식시켜 얻었습니다.
현미경 검사 결과, 키홈 표면에 흰색의 밝은 층이 관찰되었으며, 이 층은 거칠고 불규칙한 뿌리와 미세 균열이 있는 것으로 나타났습니다.
그림 5는 침탄이 없거나 탈탄 를 클릭합니다.
그림 5 와이어 절단 흰색 밝은 레이어 (500 ×)
감속기의 기어는 테스트를 거쳤으며 그 결과 다음과 같이 나타났습니다. 재료 구성포함 여부, 입자 크기, 경도 및 침투 깊이가 모두 필요한 요구 사항을 충족했습니다.
기어 균열의 주요 원인은 다음과 같습니다:
1） 빠른 와이어 절단 속도는 거친 기어 키홈, 눈에 띄는 가공 흔적 및 불규칙한 전이 필렛 모양으로 이어집니다. 이러한 요인은 키홈의 응력 집중을 악화시켜 균열 발생원을 형성합니다. 그 후 연삭 응력 하에서 균열이 점차 확대되어 기어 균열이 발생합니다.
또한 와이어 이송 속도가 빠르면 키홈 표면에 수많은 미세 균열이 있는 흰색 층이 형성됩니다. 이러한 미세 균열은 후속 공정에서 균열로 이어집니다.
날카로운 오목한 모서리, 볼록한 모서리 또는 노치가 있는 부품을 제조 및 사용하는 동안 이러한 영역의 전환에 상당한 응력 집중이 발생합니다. 그 결과 균열이 발생할 수 있습니다.
또한 공작 기계의 정확도, 공구 모서리 모양 및 부품 가공 중 작동으로 인한 가공 표면의 거친 공구 자국도 응력 집중을 유발하고 성능을 저하시킵니다.
검사 결과, 기어의 키홈 표면이 거칠고 가공 공구 자국이 보이는 것을 발견했습니다. 키홈의 뿌리 부분의 필렛 모양이 불규칙하여 응력이 크게 집중되어 있었습니다.
2） 키홈 표면에는 와이어 절단으로 인해 흰색의 밝은 층이 생겼습니다. 이 층은 상당량의 잔류 오스테나이트를 포함하는 담금질 층으로, 다음과 같이 전환될 수 있는 불안정한 구조입니다. 마텐사이트 상당한 응력을 생성합니다. 트랜지션 필렛에 응력이 축적되면 응력 농도가 증가하여 미세 균열이 형성됩니다.
또한 침탄 층의 마르텐사이트 바늘이 더 두껍고 잔류 오스테나이트 함량이 과도하여 기어의 강도가 감소하고 취성이 증가합니다.
또한, 잔류된 오스테나이트는 상온에서 담금질된 마르텐사이트로 계속 변형되어 많은 잔류물을 생성합니다. 내부 스트레스 균열의 성장을 가속화합니다.
기어 와이어 절삭의 고속으로 인해 키홈 표면이 거칠어지고 트랜지션 필렛의 모양이 불규칙해지며 가공된 표면에 흰색의 밝은 층이 생성됩니다. 이 층은 키홈의 응력 집중을 강화하여 균열원을 형성합니다. 연삭 응력의 영향과 잔류 스트레스시간이 지남에 따라 균열이 점차 확대됩니다.
침탄 전에 키홈을 밀링하는 것이 좋습니다. 침탄 후 와이어 절단이 필요한 경우 와이어 속도를 제어하여 키홈 루트에서 트랜지션 필렛의 적절한 모양을 보장하고 키홈의 가공 품질을 향상시켜야 합니다. 흰색의 밝은 층을 피할 수 없는 경우 와이어 절단 후 수동으로 연마하고 제거해야 합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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