Ատամնաշարի ջերմային մշակում՝ ամրության, դիմացկունության և կատարողականության բարձրացում

Ժամանակակից հզորության փոխանցման համակարգերում ատամնանիվները պետք է աշխատեն ծայրահեղ պայմաններում՝ բարձր պտտող մոմենտով, անընդհատ պտույտով, ծանր բեռներով, տատանվող արագություններով և երկար աշխատանքային ցիկլերով: Ավանդական համաձուլված պողպատները, նույնիսկ լավ ներքին կարծրությամբ, հաճախ չեն կարող դիմակայել նման պահանջկոտ կիրառություններին առանց մակերեսային վնասման, ատամների փոսերի, քերծվածքների, մաշվածության և հոգնածության ճաքերի: Այս մարտահրավերները հաղթահարելու համար ջերմային մշակումը դառնում է ատամնանիվների արտադրության կարևոր քայլ, և բոլոր մեթոդների շարքում,կարբուրացումառանձնանում է որպես մակերեսային կարծրացման ամենաարդյունավետ գործընթացներից մեկը։

Կարբուրացումը (նաև կոչվում է պատյանի կարծրացում) մետաղագործական տեխնիկա է, որը բարձր ջերմաստիճանում ածխածին է ներմուծում պողպատե ատամնանիվների մակերեսային շերտի մեջ։ Հալեցնելուց հետո մակերեսը վերածվում է կարծր մարտենսիտային պատյանի, մինչդեռ միջուկը պահպանում է ամրությունը և հարվածային դիմադրությունը։ Այս համադրությունը արտաքինից կարծր է, ներսից՝ կարծր։ Ահա թե ինչու են կարբուրացված ատամնանիվները լայնորեն օգտագործվում ավտոմոբիլային փոխանցման տուփերում, արդյունաբերական փոխանցման տուփերում, ծանր մեքենաներում, հանքարդյունաբերական սարքավորումներում, աէրոտիեզերական շարժիչներում և ռոբոտաշինությունում։

Ի՞նչ է կարբուրացումը:

Կարբուրացումը դիֆուզիոն ջերմային մշակում է, որը կատարվում է սովորաբար 880°C – 950°C ջերմաստիճաններում: Գործընթացի ընթացքում ատամնանիվները տաքացվում են ածխածնով հարուստ մթնոլորտում: Ածխածնի ատոմները դիֆուզվում են պողպատի մակերեսային շերտի մեջ՝ մեծացնելով դրա ածխածնի պարունակությունը: Անհրաժեշտ ժամանակ թրջելուց հետո ատամնանիվները արագորեն մարվում են՝ առաջացնելով կարծրացած մարտենսիտային պատյան:

Ածխածնի ներթափանցման խորությունը կոչվում է պատյանի խորություն և կարող է կարգավորվել ջերմաստիճանի, պահպանման ժամանակի և ածխածնային պոտենցիալի փոփոխությամբ: Ընդհանուր առմամբ, թիրախային պատյանի խորությունը տատանվում է 0.8 մմ-ից մինչև 2.5 մմ՝ կախված կիրառությունից, փոխանցման տուփի չափից և պահանջվող բեռնունակությունից:

Ինչո՞ւ են ատամնանիվները կարբյուրացման կարիք ունենում։

Կարբուրացումը միայն կարծրության բարձրացման մասին չէ, այն զգալիորեն բարելավում է կատարողականությունը իրական աշխատանքային պայմաններում: Հիմնական առավելություններն են՝

1. Բարձր մաշվածության դիմադրություն
   Կարծրացված մակերեսը կանխում է հղկող մաշվածությունը, փոսիկների առաջացումը, միկրոճաքերի առաջացումը և մակերեսային հոգնածության վնասումը։

2. Ավելի բարձր բեռնատարողություն
   Կարբուրացված ատամնանիվները կարող են կրել ավելի ծանր բեռներ և փոխանցել ավելի բարձր պտտող մոմենտ՝ առանց դեֆորմացիայի։

3. Ատամի ծռման ամրության բարելավում
   Փափուկ, ճկուն միջուկը կլանում է ցնցումները և հարվածները, նվազեցնելով ատամի կոտրման ռիսկը։

4. Գերազանց հոգնածության կյանք
   Կարբուրացված փոխանցումները կարող են աշխատել տասնյակ հազարավոր ժամեր բարձր ցիկլի պայմաններում։

5. Նվազեցված շփում և ջերմության առաջացում
   Ատամների ավելի սահուն ներգրավումը ապահովում է ավելի անաղմուկ և ավելի էներգաարդյունավետ փոխանցում։

Այս առավելությունների շնորհիվ, կարբուրացումը դարձել է ստանդարտ ջերմային մշակումավտոմոբիլայինփոխանցումներ, հատկապեսկոնաձև ատամնանիվներ, պարուրաձև ատամնանիվներ, օղակաձև ատամնանիվներ, դիֆերենցիալ ատամնանիվներ և փոխանցման լիսեռներ։

Քարբուրացման գործընթացը քայլ առ քայլ

Ամբողջական կարբուրացման գործընթացը ներառում է մի քանի փուլ, որոնցից յուրաքանչյուրը ազդում է վերջնական արդյունքի վրա.

1. Նախնական տաքացում և օստենիտացում

Ատամնամատույցները տաքացվում են մինչև կարբուրացման ջերմաստիճան, որտեղ պողպատը վերածվում է աուստենիտի: Այս կառուցվածքը թույլ է տալիս ածխածինին հեշտությամբ դիֆուզվել:

2. Ածխածնի դիֆուզիա և պարկուճի առաջացում

Ատամնամեխանիզմները պահվում են ածխածնով հարուստ միջավայրում (գազ, վակուում կամ պինդ կարբուրացնող նյութ): Ածխածնի ատոմները դիֆուզվում են ներս՝ մարելուց հետո ձևավորելով կարծրացած թաղանթ:

3. Հանգստացում

Արագ սառեցումը բարձր ածխածնային մակերեսային շերտը վերածում է մարտենսիտի՝ չափազանց կարծր և մաշվածությանը դիմացկուն նյութի։

4. Կոփում

Հանգստացնելուց հետո անհրաժեշտ է կոփում` փխրունությունը նվազեցնելու, ամրությունը բարելավելու և միկրոկառուցվածքը կայունացնելու համար:

5. Վերջնական մեքենայացում / հղկում

Ջերմային մշակված ատամնանիվները հաճախ ենթարկվում են վերջնական հղկման կամ լաքացման՝ ճշգրիտ ատամի երկրաչափություն, հարթ շփման պատկեր և աղմուկի օպտիմալ կառավարում ստանալու համար։

Ատամնաշարի համար կարբուրացման տեսակները

Մշակվել են մի քանի կարբուրացման տեխնոլոգիաներ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի յուրահատուկ առավելություններ։

Նրանց թվում՝վակուումային կարբուրացումԱվելի ու ավելի նախընտրելի է դառնում ճշգրիտ փոխանցումների համար՝ իր միատարր պատյանի բաշխման, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստության և ցածր աղավաղման շնորհիվ։

Նյութի ընտրություն կարբուրացման համար

Ոչ բոլոր պողպատներն են հարմար կարբուրացման համար: Իդեալական նյութեր են ցածր ածխածնային համաձուլվածքային պողպատները, որոնք ունեն լավ կարծրացում և միջուկի ամրություն:

Տարածված կարբուրացնող պողպատներ՝

• 16MnCr5

• 20CrMnTi

• 8620 / 4320 պողպատ

• 18CrNiMo7-6

• SCM415 / SCM420

Այս պողպատները թույլ են տալիս խորը կարծրացում ապահովել թաղանթում՝ միաժամանակ պահպանելով ամուր, ճկուն միջուկը, որը կատարյալ է ծանր բեռնամբարձման մեխանիզմների համար։

Որակի գործոնները կարբուրացված փոխանցումներում

Կայուն արդյունավետություն ապահովելու համար անհրաժեշտ է վերահսկել մի քանի կարևոր գործոններ.

1. Մակերեսային ածխածնի կոնցենտրացիան

2. Արդյունավետ պատյանի խորություն (ECD)

3. Պահպանված աուստենիտի մակարդակը

4. Աղավաղում և չափային կայունություն

5. Կարծրության միատարրություն (մակերեսի վրա 58–62 HRC)

Լավ կառավարվող կարբուրացման գործընթացը ապահովում է փոխանցման տուփերի հուսալի աշխատանքը տարիներ շարունակ՝ նվազագույն սպասարկումով։

Կարբուրացված ատամնանիվների կիրառությունները

Կարբուրացումը լայնորեն կիրառվում է այն ոլորտներում, որտեղ հուսալիությունը, ճշգրտությունը և բարձր բեռնվածության դիմացկունությունը կարևոր են.

• Ավտոմեքենայի փոխանցման տուփեր և դիֆերենցիալ համակարգեր

• Տրակտոր, հանքարդյունաբերական և ծանր տեխնիկա

• Ռոբոտաշինություն և ավտոմատացման մեխանիզմներ

• Քամու տուրբինի փոխանցման տուփեր

• Ավիատիեզերական շարժիչներ և տուրբինային փոխանցման տուփեր

• Ծովային շարժիչային համակարգեր

Երբ ատամնանիվները պետք է դիմանան ցնցումներին, ճնշմանը և երկարատև պտտման լարվածությանը, կարբուրացումը ամենահուսալի լուծումն է։

Կարբուրացման ջերմային մշակումը սովորական պողպատե ատամնանիվները վերածում է բարձր արդյունավետությամբ բաղադրիչների, որոնք կարող են դիմակայել պահանջկոտ միջավայրերին: Այս գործընթացը ամրացնում է մակերեսը մաշվածության և հոգնածության դեմ՝ միաժամանակ պահպանելով ամուր ներքին միջուկը՝ հարվածային դիմադրության համար: Քանի որ մեքենաները զարգանում են դեպի ավելի բարձր հզորության խտություն և արդյունավետություն, կարբուրացված ատամնանիվները կմնան ժամանակակից ճարտարագիտության և հզորության փոխանցման համակարգերի հիմնական տեխնոլոգիան: