Problemen bij het Nitreren van tandwielen met gas oplossen: Effectieve tegenmaatregelen

1. Voorwoord

Gasnitreren heeft diverse voordelen ten opzichte van ionen nitreren, waaronder eenvoudige bediening, hoge herhaalbaarheid van het proces, een eenvoudige structuur van de apparatuur en de mogelijkheid om het proces automatisch te regelen.

Een van de belangrijkste voordelen van nitreren met gas is de verbeterde uniformiteit van temperatuur en atmosfeer tijdens het proces.

Met name de diepte van de nitreerlaag op de tandwortel en steekcirkel van tandwielen met kleine modules is bij gasnitreren gelijkmatiger dan bij ionennitreren.

In de afgelopen jaren heeft het gasnitreerproces aanzienlijke vooruitgang geboekt, zoals de ontwikkeling van pre-oxidatie- en gasnitreerprocessen en diverse andere gasnitreertechnieken.

Deze ontwikkelingen hebben de productiecyclustijd tussen het ionen-nitreren en het gas-nitreren in verschillende mate verkort.

Het is echter essentieel om aandacht te besteden aan mogelijke problemen tijdens het beheersen van de atmosfeer tijdens het nitreren van tandwielen.

2. Reinigen vóór het gasnitreren

Voordat het tandwiel genitreerd en opgeladen wordt, moet het grondig gereinigd worden om er zeker van te zijn dat er geen water of onzuiverheden aanwezig zijn.

Als deze stap niet goed wordt uitgevoerd, kan het genitreerde oppervlak er ongelijk uitzien en kunnen er donkere vlekken ontstaan.

Hoewel er geen significant verschil is in de diepte van de nitreerlaag, de hardheid of de metallografische structuur tussen de gespikkelde gebieden en de normale gebieden, kunnen deze spikkels de algemene uiterlijke kwaliteit van het tandwiel aanzienlijk beïnvloeden.

De macromorfologie van deze onregelmatig gevlekte gebieden werd geanalyseerd met een stereomicroscoop met ultra-velddiepte (zoals te zien in Figuur 1).

Fig. 1 Macromorfologie van het spikkeloppervlak van het tandwieluiteinde

De microscopische morfologie van het gevlekte gebied werd geanalyseerd met een rasterelektronenmicroscoop (zoals te zien in Figuur 2). De gebieden die met het blote oog wit leken, werden geobserveerd onder de rasterelektronenmicroscoop.

Fig. 2 micromorfologie van het spikkeloppervlak van het tandwieluiteinde

De chemische samenstelling van het gevlekte gebied met abnormaal uiterlijk op de voorkant van het tandwiel werd vergeleken en geanalyseerd met het normale gebied op de voorkant van het tandwiel. De resultaten van deze vergelijking staan in Tabel 1.

Tabel 1: vergelijkende resultaten (massafractie) (%) van de bepaling van de chemische samenstelling in het microgebied van de voorkant van het tandwiel

Zoals te zien is in tabel 1, is het O-elementgehalte in het abnormaal gevlekte gebied hoger dan in het normale gebied. Naast een hoger O-gehalte bevat het ook sporen van Na, S, Cl, K, Ca, Mg, Al en andere elementen die afkomstig zijn van de resten van water, schoonmaakmiddelen en scheerolie.

Uit deze analyse blijkt dat het optreden van gasnitreren wordt veroorzaakt door een slechte reiniging vóór het nitreerproces. Daarom moet er speciale aandacht worden besteed aan de volgende punten tijdens het reinigen van de tanden voor het nitreren:

• Als je een reinigingsmiddel op waterbasis gebruikt, mag de watertemperatuur voor de laatste spoeling niet te hoog zijn. Als de watertemperatuur te hoog is, zal het snel verdampen en residu achterlaten op het werkstukoppervlak. Het is beter om de spoeltemperatuur te verlagen en een hogedrukluchtpistool te gebruiken om het werkstuk droog te blazen.
• Reinigen met stoffen als aceton of benzine is mogelijk, maar deze stoffen hebben een laag vlampunt. Het is belangrijk om te zorgen voor goede ventilatie en brandveiligheid in de schoonmaakomgeving.
• Het werkstuk moet grondig gedroogd worden voordat het gereinigd wordt met een koolwaterstofreiniger.
• Er moet rekening worden gehouden met de kwaliteit van het water dat wordt gebruikt in het reinigingsproces en er moet zoveel mogelijk zuiver water worden gebruikt.

3. Controle van vervorming door nitreren van tandwielen

De vervorming die optreedt tijdens het nitreren van tandwielen wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder de vorm van het tandwiel en de restspanning tijdens de bewerking, tandwielmateriaalHet nitreergereedschap, het nitreerproces en de koelsnelheid van het tandwiel na het nitreren.

In een typische productie richten mensen zich op de eerste paar factoren, maar zien ze vaak de koelsnelheid van het tandwiel na het nitreren over het hoofd. Dit is vooral relevant voor het binnengat van dunwandige tandwielen, die bijzonder gevoelig zijn voor de koelsnelheid na het nitreren.

Neem bijvoorbeeld het tandwiel in Figuur 3.

Fig. 3 tandwielgrootte

De grootte van het inwendige gat vóór het nitreren was φ 52-0,02-0,035 mm. Tabel 2 toont de relatie tussen de afkoeltijd van de tandwielen en de expansie van het inwendige gat.

Tabel 2 Relatie tussen de afkoeltijd van de tandwielen en de uitzetting van het binnenste gat

De testresultaten laten zien dat de vervormingstrend van de binnenste gaten van het tandwiel bij verschillende koelsnelheden consistent is en over het algemeen toeneemt, maar dat de mate van vervorming varieert. Als de koelsnelheid na het nitreren langzaam is, is de vervorming van het binnenste gat groter en als de koelsnelheid na het nitreren snel is, is de vervorming van het binnenste gat kleiner.

Om een stabiele vervorming van het binnengat van het tandwiel te garanderen en de kwalificatiesnelheid van het binnengat van het tandwiel na het nitreren te verbeteren, moet de koelsnelheid van het tandwiel tijdens het gasnitreren zorgvuldig worden geregeld.

4. Verhelpen van oxidatie veroorzaakt door gaslekkage van een gasnitrideoven

Als er een gaslek optreedt in de gasnitreeroven door afdichting of andere problemen, zal het oppervlak van het werkstuk geoxideerd raken. Deze oxidatie heeft geen invloed op de interne kwaliteit van het werkstuk, maar voldoet niet aan de kwaliteitsnormen voor het uiterlijk. In zo'n situatie kan het in tabel 3 beschreven reductieproces worden gebruikt voor reparatie.

Tabel 3 reparatieproces van geoxideerde werkstukken

Het uiterlijk van het tandwiel na gasnitreren, gaslekoxidatie en reductie is afgebeeld in figuur 4.

Fig. 4 uiterlijk van tandwielen voor en na vermindering van gas-ammoniaklekkage

Het is belangrijk op te merken dat tijdens het reductieproces de nitreertemperatuur niet hoger mag zijn dan de eerste nitreertemperatuur. Gewoonlijk moet de nitreertemperatuur tijdens de reductie ongeveer 20 °C lager zijn dan de laatste nitreertemperatuur. De duur van het reductieproces kan worden aangepast aan de mate van oxidatie.

5. Conclusie

De bovenstaande drie problemen en oplossingen laten zien hoe belangrijk het is om aandacht te besteden aan elk detail in het warmtebehandelingsproces. Als elke stap zorgvuldig wordt overwogen, is het mogelijk om eventuele problemen effectief op te lossen.