Imagine investir tempo e recursos no fabrico de anéis de engrenagem de precisão, apenas para os encontrar distorcidos após o tratamento térmico. Porque é que isto acontece e como pode ser controlado? Este artigo explora as causas da distorção dos anéis de engrenagem durante o tratamento térmico e fornece estratégias para minimizar estes problemas. Ao compreender a interação entre os diferentes métodos de processamento, os leitores aprenderão técnicas práticas para melhorar a precisão, reduzir os defeitos e prolongar a vida útil dos anéis de engrenagem. Mergulhe para descobrir como obter os melhores resultados no fabrico de anéis de engrenagem.
A disparidade significativa entre o diâmetro e a largura/altura de um anel de engrenagem pode causar problemas durante o tratamento térmico, levando a desvios na circularidade do furo interno, na planicidade da face da extremidade e na distorção do cone.
A distorção relacionada com o tratamento térmico é um problema predominante no processo de tratamento térmico dos anéis de engrenagem.
O processo de maquinagem dos anéis de engrenagem é complexo e resulta numa baixa taxa de qualificação da distorção, em grandes tolerâncias de maquinagem, em elevadas taxas de produtos defeituosos, em custos elevados e em níveis de precisão e de ruído elevados, o que tem um impacto significativo na sua vida útil.
Para melhorar a taxa de qualificação e a precisão do processamento da distorção do tratamento térmico nos anéis de engrenagem, é necessário coordenar o processamento a frio e a quente, otimizar os processos, melhorar fixação e métodos de forno, e adotar processos e equipamentos avançados de tratamento térmico. Isto reduzirá o custo de processamento dos produtos e minimizará o número de produtos defeituosos.
Um grande anel de engrenagem com dimensões de φ2180mm (diâmetro externo), φ1750mm (diâmetro interno) e 550mm (largura), feito de aço 17CrNiMo6, tem requisitos rigorosos para a distorção do tratamento térmico. No entanto, depois de sofrer cementação e têmpera, a altura do topo do dente é frequentemente observada a aumentar de 4 a 5 mm, e em alguns casos, até 6 a 7 mm.
Para tal, são adoptadas as seguintes medidas de controlo:
(1) Preparação do processo de pré-tratamento
O anel de engrenagem é submetido a um processo de têmpera e revenido, que envolve o aquecimento a 860°C para têmpera (20 a 30°C mais elevada do que a temperatura final de têmpera) e depois revenido a 650°C. O resultado ideal é controlar o aumento do diâmetro do furo interior dentro de 8 a 10 mm.
Após ter sido submetido a cementação e arrefecimento, arrefecimento ao ar, igualização da temperatura a (820 ± 10)°C, têmpera num banho de nitrato a 170°C para arrefecimento, e dois ciclos de revenido a 210°C, o diâmetro do círculo superior do dente é apenas cerca de 2mm maior do que antes da cementação e têmpera, cumprindo o aumento esperado. Além disso, o redondeza e o cone superior e inferior do anel de engrenagem cumprem os requisitos.
(2) Pontos-chave do processo
É crucial manter um controlo rigoroso da temperatura de têmpera durante o processo de têmpera e revenimento. Se a temperatura for demasiado baixa, não reduzirá eficazmente a grande distorção. Por outro lado, se a temperatura for demasiado elevada, o tamanho do círculo da ponta do dente após a cementação e a têmpera pode diminuir, exigindo mais testes.
O anel de engrenagem acionado numa transmissão de triciclo (ver Figura 1) é feito de aço 20CrMnTi e tem requisitos técnicos rigorosos para o tratamento térmico. A camada profunda de carbonitretação deve ser de 0,6 a 1,0 mm, com uma dureza da superfície do dente de 58 a 64HRC e uma dureza do núcleo de 35 a 48HRC. A tolerância posicional do furo roscado e da ranhura da corrente única deve ser de 0,05 mm.
Antes do carregamento, 10 orifícios de parafusos M8 são selados com um revestimento anti-infiltração. Depois de ser submetido à carbonitretação a 850-860°C, o anel de engrenagem é diretamente temperado e revenido.
Após a inspeção, verificou-se que a posição do orifício roscado e da ranhura única da corrente estavam fora de tolerância e que o revestimento anti-infiltração não era facilmente removível.
O processo melhorado e o efeito são os seguintes:
(1) Melhoria do processo
Fabrico e enformação de engrenagens → arrefecimento lento após carbonitretação → torneamento (corte) da camada infiltrada, brochagem (corte) da ranhura da chaveta, perfuração e rosqueamento → aquecimento e têmpera a 850 ~ 860 ℃ → têmpera a baixa temperatura → tamponamento (protegendo o furo roscado) jateamento → moagem (corte) da placa de raio → inspeção.
(2) Efeito de melhoria
Através da inspeção, a taxa qualificada de distorção do tratamento térmico do anel de engrenagem acionado é superior a 95%.
Fig. 1 Diagrama esquemático do anel de engrenagem acionado
O anel de engrenagem de um redutor de laminador de mina tem uma dimensão geral de φ1631mm (diâmetro externo), φ1364mm (diâmetro interno) e 300mm (largura), com um peso de peça única de 1434kg e um módulo normal de 20mm. Possui 78 dentes e é fabricado em aço 20CrNi2MoA, necessitando de cementação e têmpera.
(1) Requisitos técnicos para o anel de engrenagem modificado
Para controlar e minimizar a distorção do tratamento térmico do anel de engrenagem, foram revistos alguns requisitos técnicos. Os requisitos técnicos revistos para o anel de engrenagem são apresentados no Quadro 1.
Antes de ser submetido à cementação, o anel de engrenagem é submetido a um tratamento de têmpera e revenido, com uma dureza de têmpera e revenido de 217 a 255HBW. A camada endurecida efectiva deve ser de 3,90 a 5,10 mm.
(2) Novas tecnologias
O processo de normalização após o forjamento foi alterado para uma combinação de normalização e têmpera a alta temperatura. Além disso, uma esferoidização recozimento foi adicionado após a cementação para garantir que o tamanho das partículas de carboneto na camada de cementação não exceda 1 μm.
O processo de recozimento de esferoidização está representado na Figura 2, e os resultados do Processo A e do Processo B na Figura 2 são semelhantes.
(a) Recozimento isotérmico de esferoidização em duas fases
(b) Recozimento isotérmico de esferoidização numa fase
Fig. 2 processo de recozimento de esferoidização de 20CrNi2MoA engrenagem de aço
Novo itinerário do processo: forjamento → normalização + têmpera a alta temperatura → torneamento em bruto → deteção de defeitos → têmpera e revenido → torneamento fino e fresagem de engrenagens → cementação → esferoidização recozimento → têmpera e revenido → granalhagem → torneamento fino do furo interior e de dois planos → retificação do furo interior e de dois planos → retificação de engrenagens → ranhura de chaveta → deteção de defeitos → produto.
Conceção das ferramentas: conceber as placas de cobertura superior e inferior para controlar a distorção do anel de engrenagem. Ver Fig. 3 para mais pormenores.
Fig. 3 Dispositivo de tratamento térmico do anel de engrenagem
1. Anel de engrenagem
2. Placa de cobertura superior
3. Placa de cobertura inferior
(3) Resultados das inspecções
A dureza da superfície, a dureza do núcleo e a profundidade efectiva da camada endurecida do anel de engrenagem cumprem os requisitos técnicos. A superfície do anel de engrenagem tem uma concentração de carbono de 0,76% (em massa) e o tamanho das partículas de carboneto atingiu 0,5 μm.
A estrutura metalográfica é composta por martensite e por austenite (grau 2), carboneto (grau 1) e núcleo de ferrite (grau 2). Todos os índices de propriedades mecânicas cumprem os requisitos técnicos descritos nos desenhos.
A inspeção da distorção do anel de engrenagem mostrou que a circularidade do furo interior é de 0,90 mm, a variação do diâmetro da ponta do dente está dentro do intervalo de +3,1 a +4,0 mm, e a variação normal está entre +0,2 a +0,6 mm, cumprindo os requisitos técnicos.
Quadro 1 requisitos técnicos do anel de engrenagem modificado
| Profundidade efectiva da camada endurecida / mm | Dureza da superfície do dente (HRC) | Dureza do coração (HRC) | Concentração superficial de carbono na camada cementada (%) | Propriedades mecânicas do coração após tratamento térmico | ||||
| σb/MPa | σs/MPa | δ5（%） | ψ（%） | αk/J-cm-2 | ||||
| 3.90~5.10 | 58~62 | 30~45 | 0.75~0.95 | ≥1100 | ≥800 | ≥8 | ≥35 | ≥60 |
O anel de engrenagem interno ultrafino em uma grande caixa de transmissão tem dimensões gerais de φ1120mm (diâmetro externo), φ944mm (diâmetro interno) e 260mm (largura). É feito de aço 17CrNiMo6, pesa 550Kg e requer tratamento térmico para atender aos seguintes requisitos técnicos:
Requisitos de distorção pós-aquecimento: conicidade ≤ 1,35 mm, circularidade ≤ 1,35 mm, variação da linha normal comum ≤ 0,7 ‰ e retração circular do topo do dente ≤ 1,5 ‰.
(1) Rota de processamento original, processo e distorção do anel de engrenagem
Via de processamento original: torneamento em bruto de material forjado → perfuração → moldagem de engrenagens → cementação e têmpera → granalhagem → torneamento fino → retificação de engrenagens → produto acabado.
A rota original do processo de cementação é: pré-aquecimento 650 ℃ × 1h → cementação (930 ± 10) ℃ × 50h → redução de temperatura, isolamento térmico 830 ℃ antes da descarga × 2h → arrefecimento do ar de saída → têmpera de alta temperatura (680 ℃) × 4h → têmpera e aquecimento (820 ± 10) ℃ × 2,5h → têmpera isotérmica de sal (160 ± 10) ℃ → têmpera de baixa temperatura (210 ± 20) ℃ × 10h → arrefecimento do ar de saída.
Depois de limpar o anel de engrenagem, aplicar um revestimento anti-sedimentação em 5 peças por forno.
A atmosfera de cementação é um gás enriquecido com metanol e isopropanol.
Após a inspeção, verificou-se que, embora todos os outros itens cumpram os requisitos técnicos, o anel de engrenagem apresenta uma distorção significativa.
(2) Melhoria do processo
A normalização a alta temperatura deve ser efectuada após a maquinagem de desbaste e antes da moldagem do anel de engrenagem.
Para reduzir tensão residual e o stress térmico e baixar a temperatura de cementação, o número de fases de aquecimento por etapas é aumentado na fase inicial.
Na sequência destas melhorias, as temperaturas isotérmicas de 400°C e 850°C foram aumentadas e a temperatura de arrefecimento foi adequadamente reduzida.
A inspeção revelou que, embora a distorção do anel de engrenagem tenha melhorado em um grau, ainda há casos ocasionais em que fica fora da tolerância. Ver Figura 4 para o processo de cementação.
A correção de cementação processo de arrefecimento e o arrefecimento de têmpera do anel de engrenagem utilizam o método de correção da matriz. Ver Figura 4 para a curva do processo de arrefecimento de correção de cementação do anel de engrenagem.
O método de arrefecimento de correção da matriz arrefece a matriz e o anel de engrenagem em conjunto, permitindo que o anel de engrenagem seja corrigido pela matriz durante o processo de arrefecimento.
No subsequente processo de têmpera a longo prazo, a tensão gerada durante a têmpera e o arrefecimento é eliminada, o tamanho do anel de engrenagem é estabilizado e a recuperação da distorção é evitada.
Os resultados do teste de distorção são ideais.
Fig. 4 Curva do processo de têmpera por correção da cementação de um anel de engrenagem grande
O anel de engrenagem JT001 em TY320, TY220, D65 e outras caixas de velocidades tem um diâmetro de engrenagem exterior de 318,1 mm, um diâmetro de engrenagem interior de 251,7 mm e uma largura de 51,5 mm.
O material utilizado é 42CrMo aço, que tem uma dureza de têmpera e revenido de 262 a 302HBW.
Depois de nitretação é necessário um ΔM inferior ou igual a 0,10 mm.
(1) Processo de tratamento térmico original e distorção
Normalização em branco (880 ℃× 3h) + têmpera após torneamento em bruto (banho de sal 820 ℃× 0,5h, têmpera em óleo + têmpera) + correção + tratamento de envelhecimento após torneamento de acabamento (300 ℃× 5h) + moldagem de engrenagens + nitretação iónica (520 ℃) e depois arrefecimento com o forno.
Através da inspeção, o valor m e a quantidade de variação estão fora da tolerância, e a taxa qualificada de distorção do anel de engrenagem é apenas de cerca de 70%.
(2) Melhoria do processo e dos efeitos
O processo original de "têmpera e revenido antes da correção e nitruração" foi alterado para "correção e revenido antes da nitruração".
A taxa de distorção do anel de engrenagem que satisfaz as qualificações aumentou para mais de 98%, e a variação do valor ΔM do anel de engrenagem foi reduzida de um máximo de 0,46 mm antes do ajuste para 0,10 mm após a têmpera e revenido.
A temperatura de envelhecimento foi aumentada de 300°C para 560°C, o que não só assegura a libertação completa da tensão de maquinagem, como também é 30 a 50°C mais elevada do que a temperatura de nitruração, minimizando assim a distorção do anel de engrenagem nitretado. O valor máximo de ΔM foi reduzido de 0,22mm antes do ajuste para 0,08mm após o ajuste.
O anel de engrenagem (ver Fig. 5) é feito de 40Cr aço.
Os requisitos técnicos são: a dureza de têmpera e revenimento é 28 ~ 32HRC, a dureza de têmpera de alta frequência da peça da engrenagem é 48 ~ 52HRC e o desvio do anel da engrenagem é <0.048mm.
(1) Tecnologia de têmpera de alta frequência e distorção do anel de engrenagem
Os parâmetros eléctricos para o processo de têmpera de alta frequência são os seguintes: a frequência da corrente é de 250kHz, as correntes do ânodo e da grelha são de 7 a 7,5A e de 1,4 a 1,7A, respetivamente, o tempo de aquecimento é de 30 a 40 segundos e a pressão da água de arrefecimento deve ser maior ou igual a 0,2MPa.
Durante a têmpera de alta frequência, a velocidade de arrefecimento da peça próxima do orifício de 30 mm é rápida, enquanto a velocidade de arrefecimento da peça afastada do orifício é lenta.
Esta velocidade de arrefecimento irregular é a causa da excentricidade do anel dentado fora da tolerância.
Fig. 5 Diagrama esquemático do anel de engrenagem de aço 40Cr
(2) Melhorar o fluxo e o efeito do processo
Melhoria do fluxo do processo: forjamento → torneamento em bruto → têmpera e revenido → torneamento fino do círculo exterior e do orifício interior → fresagem e rebarbação de engrenagens → raspagem e rebarbação de engrenagens → limpeza → têmpera de alta frequência da parte dentada → torneamento fino de ferramentas vazias em ambas as extremidades → perfuração e faceamento de pontos → perfuração e roscagem → extração de ranhura única → rebarbação e jato de areia → limpeza e armazenagem.
Efeito de melhoria: após o ajuste do fluxo do processo, a excentricidade do anel de engrenagem após a têmpera de alta frequência está dentro do intervalo de tolerância.
O anel de engrenagem interno no mecanismo de direção de um caminhão basculante pesado tem um diâmetro externo de φ444mm e um diâmetro interno de φ372,88mm, com uma largura de dente de 140mm. É feito de aço 20CrMnTi.
Os requisitos técnicos para o tratamento térmico são os seguintes: a concentração de carbono na superfície deve ser de 0,8% a 1,0% (fração de massa), a profundidade da camada de cementação deve ser de 1,1 a 1,5 mm, a dureza da superfície deve ser de 58 a 65HRC e a dureza do núcleo deve ser de 30 a 45HRC. A circularidade deve ser inferior ou igual a 0,5 mm.
A estrutura metalográfica deve ser de martensite, com austenite retida de grau 4, no máximo, e carbonitreto de grau 5, no máximo.
(1) Fluxo de processamento do anel de engrenagem interno
Corte → forjamento → maquinagem em bruto → pré-tratamento térmico (normalização) → maquinagem → carbonitretação → inspeção de qualidade → jato de areia → inspeção do produto → armazenamento.
(2) Processo de carbonitretação por tratamento térmico
O forno multiusos tipo caixa selada Aixielin foi utilizado para a carbonitretação gasosa e a têmpera direta a temperatura reduzida. O processo é apresentado na Figura 6.
O processo consiste em:
Fig. 6 Processo de carbonitretação a gás do anel interno da engrenagem
(3) Tratamento térmico processo de têmpera por aquecimento secundário
Após a carbonitretação, o anel de engrenagem é arrefecido lentamente e depois reaquecido. De seguida, é apertado por pressão através de um suporte interno. O processo é mostrado na Figura 7.
A temperatura de arrefecimento é de 830°C durante 40 minutos.
Um arrefecimento meio de arrefecimento com uma fração de massa de 10% a 15% PM é utilizado para a têmpera. O tempo de transferência é de 20 segundos, o tempo de arrefecimento é de 10 segundos e a temperatura de saída é controlada entre 150 e 180°C, o que corresponde aproximadamente ao arrefecimento por pressão.
São utilizadas ferramentas especiais para temperar o orifício interior do suporte interno.
Fig. 7 Processo de têmpera e revenimento por aquecimento secundário do anel interno da engrenagem
(4) Ferramenta e método de carregamento do forno
A relação entre o diâmetro interno e externo do anel de engrenagem interno é significativamente superior a 1/2, e a parede é fina.
Isto pode resultar em distorção da circularidade durante a têmpera.
Para reduzir o impacto da gravidade, deve evitar-se o empilhamento sobreposto.
Deve ser mantido um espaçamento razoável entre os anéis de engrenagem para assegurar um arrefecimento circunferencial uniforme.
(5) Controlo da distorção de arrefecimento
Deve ser reservado um montante substancial de tolerância com base no tratamento térmico para garantir a exatidão dimensional.
É escolhido o processo de arrefecimento por aquecimento secundário.
O arrefecimento é efectuado utilizando uma prensa de arrefecimento.
As peças com arredondamento fora da tolerância após a têmpera devem ser remodeladas e temperadas utilizando ferramentas especiais.
(6) Resultados das inspecções
A dureza da superfície é de 60 ~ 65HRC, a dureza do núcleo é de 38 ~ 40HRC, a martensite e a austenite residual são de grau 1, o composto de azoto de carbono é de grau 1, e a circularidade do diâmetro exterior é de 0,13 ~ 0,30 mm. Todos são qualificados.
O tamanho do anel de engrenagem é de 322 mm (diâmetro exterior), 281 mm (diâmetro interior) e 77 mm (largura).
O material utilizado é o aço 50Mn2. Os requisitos técnicos para a têmpera de média frequência são: a dureza da superfície deve estar entre 50 e 55HRC, e a camada endurecida na raiz do dente deve ter uma profundidade de 1 a 4 mm e ser equivalente a 40HRC.
O erro de passo acumulado do anel de engrenagem deve ser inferior a 0,10 mm, o erro de direção do dente deve ser inferior a 0,055 mm e o erro de forma do dente deve ser inferior a 0,035 mm.
(1) Máquina-ferramenta de têmpera de média frequência e indutor
A potência nominal da máquina-ferramenta de têmpera de média frequência não deve ser inferior a 400KW.
O indutor é feito de tubo quadrado de cobre de 14 mm x 14 mm com 5 voltas. A altura do indutor é "a", e é reservado um espaço de "b" entre o anel de engrenagem e o indutor.
A figura 8 é um diagrama esquemático do indutor.
Fig. 8 Diagrama esquemático do indutor para o anel de engrenagem
1. Íman condutor
2. Anel de engrenagem
3. Sensor
(2) Especificação para aquecimento e têmpera de média frequência
É reservada uma folga de "b + 2mm" entre o anel de engrenagem e o indutor para ter em conta a influência do íman na distribuição do campo magnético. A altura do indutor é também aumentada para "a + 3mm".
As especificações do aquecimento elétrico são: a tensão máxima de saída é 540V, a corrente máxima de saída é 430A e a frequência é 8000Hz.
Após 22 segundos de aquecimento, a área aquecida torna-se vermelha brilhante, indicando que foi atingida a temperatura necessária para o arrefecimento.
O modo de aquecimento é o aquecimento e a têmpera simultâneos.
A potência específica comum situa-se entre 0,8 e 1,5kw/cm2.
O meio de arrefecimento e arrefecimento utilizado é o meio de arrefecimento e arrefecimento AQ251 da empresa Houghton, com a proporção de concentração controlada entre 9% e 13% (fração de massa).
(3) Resultados das inspecções
A inspeção da estrutura metalográfica e a inspeção das dimensões satisfazem plenamente os requisitos técnicos.
A profundidade da camada endurecida da raiz do dente é de 2,5 ~ 4,0 mm.
Direção do dente ＜ 0,05mm, forma do dente ＜ 0,04mm, e erro cumulativo circunferencial ＜ 0,1mm.
(1) A mais recente tecnologia de têmpera de prensa de molde com aquecimento por indução
O mais recente processo de têmpera por prensagem da EMA alemã combina as vantagens da têmpera por indução e do processo de têmpera por pressão.
As suas principais vantagens são:
Esta tecnologia foi implementada com sucesso na indústria de peças para automóveis. É adequada tanto para a têmpera direta sob pressão de engrenagens de aço de médio carbono como para a têmpera sob pressão de engrenagens cementadas, incluindo componentes de anéis de alta precisão, tais como anéis de engrenagens, engrenagens cónicas e anéis síncronos.
A figura 9 ilustra o fluxograma do processo de correção da distorção do tratamento térmico para o endurecimento por indução da prensagem do molde do anel da engrenagem.
Passo 1: Fixar o anel de engrenagem deformado no dispositivo de centragem e de fixação não magnético. O dispositivo de fixação é composto por um molde inferior sólido e um molde superior.
Passo 2: Aquecer o anel de engrenagem a aproximadamente 900°C utilizando indução electromagnética. A temperatura de aquecimento é determinada com base no material e pode ser monitorizada e controlada com um termómetro de infravermelhos.
Passo 3: Após um certo tempo de espera, o anel de engrenagem atinge uma temperatura uniforme. As matrizes superior e inferior são então pressurizadas.
Etapa 4: arrefecer imediatamente o anel de engrenagem, pulverizando-o com um meio de arrefecimento.
Etapa 5: Mova o indutor para a posição combinada da engrenagem circular e do molde do núcleo de correção.
Etapa 6: Revenir e aquecer o anel de engrenagem.
Passo 7: À medida que a temperatura aumenta, o anel de engrenagem expande-se ligeiramente, criando uma pequena folga.
Etapa 8: Retirar o anel de engrenagem da outra extremidade da matriz.
A matriz de correção do núcleo, feita de aço inoxidável, impede eficazmente a contração do anel de engrenagem.
Fig. 9 Diagrama de fluxo do anel de engrenagem de distorção, prensagem por indução e endurecimento
(3) Parâmetros e resultados do processo
Ver Tabela 2 para os parâmetros e resultados do processo.
Pode ser visto na tabela 2 que a distorção da engrenagem é pequena: concentricidade ＜ 0,03mm, circularidade ＜ 0,03mm, planicidade ＜ 0,05mm.
Quadro 2: Parâmetros do processo de têmpera sob pressão e resultados da inspeção de engrenagens de aço 16MnCrS5
| Parâmetros do processo | Potência / kw | 250 |
| Frequência / kHz | 10 | |
| Tempo de processamento / min | 4 | |
| Dureza e camada endurecida | Dureza da superfície HV30 | 680~780 |
| Profundidade da camada endurecida / mm | 0.8~1.2 | |
| Dureza do núcleo HV30 | 350~480 | |
| Exatidão | Concentricidade / mm | <0.03 |
| Arredondamento (diâmetro interior) / mm | <0.03 | |
| Nivelamento (superfície inferior) / mm | <0.05 |
A dimensão do anel de engrenagem de parede fina é φ162mm (diâmetro externo), φ111.4mm (diâmetro interno) e 48mm (espessura). É feito de aço 20CrMnTi.
Os requisitos técnicos para o anel de engrenagem são os seguintes:
(1) Distorção do equipamento original, do processo e do anel de engrenagem
O tratamento térmico original adota um forno de cementação contínua, e o processo de carbonitretação é: cementação forte 880 ℃ → difusão 860 ℃ → 840 ℃ resfriamento e têmpera.
Devido à estrutura complexa, parede fina e assimetria do anel de engrenagem, o arredondamento do furo interno após a têmpera por carbonitretação é maior ou igual a 0,12 mm, fazendo com que a distorção fique fora da faixa de tolerância.
(2) Melhoria do equipamento e do processo de tratamento térmico
A linha de produção foi alterada para um forno multifunções 2-1-1, que permite um controlo uniforme e preciso da temperatura e do potencial de carbono.
Ao controlar a profundidade da camada cementada, verificou-se que uma camada menos profunda conduz a um menor potencial de carbono e a uma distorção reduzida. Por conseguinte, a camada cementada é controlada com precisão a uma profundidade de 0,6 a 0,7 mm e a estrutura metalográfica é mantida no nível 1 a 2.
Processo de co-infiltração: infiltração intensiva 860 ℃ → difusão 860 ℃ → 830 ℃ resfriamento de resfriamento (resfriamento adota Jinyu Y35 - Ⅰ isotérmico graduado óleo de têmpera).
Através da inspeção, a circularidade do furo interior é controlada dentro de 0,10 mm, o que é qualificado.
O tamanho da engrenagem interna da ceifeira-debulhadora é de φ315mm (diâmetro exterior), φ268,2mm (diâmetro interior) e 36mm (largura). O material utilizado é o aço 20CrMnTi com um módulo de 4mm.
Os requisitos técnicos para a engrenagem interna são os seguintes:
(1) Processo original e distorção do anel de engrenagem
Processo original: maquinagem em bruto → cementação → maquinagem de acabamento → aquecimento secundário e têmpera.
Após o tratamento térmico, a distorção do furo interior é grande, e a circularidade do furo interior situa-se entre 0,35 e 0,80 mm, e a distorção está fora de tolerância.
(2) Melhoria do processo e dos resultados da inspeção
Foi selecionado um material de engrenagem melhorado com a aprovação do fabricante do motor principal. Decidiu-se adotar o aço 40Cr.
O material da engrenagem é submetido a um tratamento global de têmpera e revenido para garantir a dureza (resistência) do núcleo da engrenagem, seguido de um tratamento de têmpera de alta frequência dos dentes para evitar que a distorção fique fora do intervalo de tolerância.
Os novos requisitos técnicos para o material da engrenagem são os seguintes:
Novo processo tecnológico: maquinagem em bruto da peça bruta da engrenagem → têmpera e revenido → maquinagem de acabamento → têmpera de alta frequência.
Resultados da inspeção: através de múltiplos testes de correspondência entre maquinagem a frio e a quente, o valor do parâmetro m da engrenagem interna antes do tratamento térmico foi ajustado e os requisitos técnicos foram cumpridos após a têmpera de alta frequência.
A utilização de aço 40Cr para a têmpera de alta frequência em vez da têmpera de cementação 20CrMnTi também reduz o custo, e o efeito é bom após o carregamento.
O método de correção para formar a elipse após a têmpera do anel de engrenagem é o seguinte
O método de correção do ponto quente baseia-se no princípio do aquecimento e arrefecimento imediato da parte convexa do círculo exterior do anel de engrenagem (no ponto do eixo longo elíptico), que o reduz através do efeito de retração a frio. O ponto quente pode ser rectificado através do aquecimento com uma chama de acetileno-oxigénio ou de propano-oxigénio.
Especificamente, existem dois pontos quentes localizados simetricamente no diâmetro externo do eixo longo da elipse e um ponto quente em ambas as extremidades do diâmetro interno simétrico do eixo curto. Os pontos quentes devem ser arrefecidos imediatamente após o aquecimento, por exemplo, utilizando água de arrefecimento.
Se a ovalidade for excessiva, o método de contra-ataque de aquecimento pode ser utilizado para uma correção preliminar, seguido do método de correção de pontos quentes para uma correção posterior, resultando num resultado satisfatório.
Finalmente, a têmpera a baixa temperatura deve ser efectuada a uma temperatura entre 170-200 ℃ durante 1 hora, seguida de uma nova verificação.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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