Трослојни материјални оквир за спиралне зупчанике
Сви челични материјали који се користе за спиралних зупчаника спадају у један од три нивоа перформанси, одређених достижном тврдоћом површине бочне стране зуба и термичком обрадом потребном да би се она постигла. Избор нивоа утиче на све остале изборе материјала — то је прва одлука, пре него што се одреди одређени квалитет, дубина термичке обраде или класа тачности:
Зупчаник се сече након термичке обраде (QT или нормализација). Коначна тврдоћа површине ограничена је на HB 350. Нема накнадног каљења које деформише профил. DIN класа 7–9 обрадом глодањем. Најнижа цена и најкраће време испоруке. Примери: 45#, 40Cr, 35CrMo. Примене: општи индустријски мењачи, кранови, транспортери, погони пумпи умереног оптерећења брзином испод 15 m/s.
Индукционо каљена површина са QT језгром. Накнадно каљење брушења враћа тачност. Век трајања контактног замора знатно већи него код Tier 1. Примери: 42CrMo индукционо HRC 50–55. Примене: зупчаници грубе обраде ваљаоница, погони дробилица, погони средњег терета у рударству где отпорност на ударце мора бити уравнотежена са тврдоћом површине.
Карбуризовано (или гасно нитрирано) са брушењем зубаца према DIN класи 4–6. Максимална контактна чврстоћа на замор и век трајања. Примери: 20CrMnTi, 20CrNiMo, 17CrNiMo6. Примене: аутомобилска индустрија, електрична возила, CNC, поморство, ваздухопловство, индустрија са високим циклусом — било која примена где су век трајања на замор, бука и опсег брзине критични.
Комплетна референца за квалитет материјала
Тврди бок зуба, наугљеничан спирални зупчаник — комбинација површинске тврдоће HRC 58–62, контролисане дубине кућишта и жилавог QT језгра је постигнута са 20CrMnTi (стандардна класа) или 17CrNiMo6 (премијум класа за морску и приобалску употребу)
| Оцена | ДИН еквивалент | ХТ метода | Тврдоћа површине | σ_H lim (MPa) | Шарпи на −20°C | Релативна цена | Примарна апликација |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 45# | C45 / Ck45 | QT (HB 220–280) | ХБ 220–280 | 490–560 | 20–30 Ј | 1,0× (основна вредност) | Индустријски радови са меким боковима: кранови, транспортери, погони пумпи са малом брзином |
| 40Cr | 41Cr4 | QT (HB 260–320) | ХБ 260–320 | 530–600 | 25–35 Ј | 1,1× | Побољшана мека страна: умерени индустријски, погони монтирани на вратило |
| 42CrMo | 42CrMo4 | QT (HB 280–320) или индукцијски HRC 50–55 | HB 280–320 или HRC 50–55 | 590–680 (QT); 820–950 (индукција) | 35–50 J (QT); 25–40 J (индукција) | 1,2–1,5× | Ваљаонице, зупчаници дробилица, рударске дизалице, приобалне витлове |
| 20CrMnTi | 20MnCr5 (приближно) | Карбуризација + Q + T; HRC 58–62 | HRC 58–62; дубина кућишта 0,8–1,5 mm | 1500–1650 | 30–50 Ј (језгро) | 1,8–2,2× | Стандардни аутомобилски, редуктор за електрична возила, ЦНЦ алатне машине, индустријски прецизни мењачи |
| 20CrNiMo | 21NiCrMo2 | Карбуризација + Q + T; HRC 58–62 | HRC 58–62; дубина кућишта 0,8–1,8 mm | 1500–1700 | 40–60 Ј (језгро) | 2,2–2,6× | Високоциклична индустрија, тешка аутомобилска индустрија, где је потребна боља жилавост језгра од 20CrMnTi |
| 17CrNiMo6 | 17CrNiMo6 (исти DIN) | Карбуризација + Q + T; HRC 58–62 | HRC 58–62; дубина кућишта 1,0–2,5 mm | 1600–1800 | 55–80 Ј на −40°C | 2,8–3,5× | Поморске (сертификоване од стране DNV-а), приобалне, арктичка служба, морнарице, рударске дизалице које захтевају −40°C Шарпијеве температуре |
| 38CrMoAl | 41CrAlMo7 | Гасно нитрирано; HV 700+ (HRC 62+) | HV 700–900; дубина кућишта 0,1–0,5 mm | 1200–1450 | 25–35 Ј | 2,5–3,0× | Мењачи машинских алата којима је потребна димензионална стабилност након каљења |
| СС316Л | 1.4404 | Жарено у раствору + опционо гасно нитрирање | HB 160–200 (жарено); HV 800+ (нитрирано) | 520–650 | Одлично | 3,5–5,0× | Зона директног контакта у прехрамбеној индустрији, фармацеутска, помоћне пумпе за бродове |
Када је потребна надоградња са 20CrMnTi на 17CrNiMo6
И 20CrMnTi и 17CrNiMo6 су наугљеничени до HRC 58–62 и пружају сличну контактну чврстоћу на замор (σ_H lim). Одлука о преласку на 17CrNiMo6 — уз 1,5–2× већу цену материјала — оправдана је трима специфичним захтевима које 20CrMnTi не може поуздано да испуни:
- Захтеви за Шарпијеву методу на температури испод нуле: 17CrNiMo6 испоручује Шарпи напор од 55–80 Ј на −40°C, испуњавајући захтеве за сертификацију за ледену класу DNV GL, Lloyd's Register и KR класног друштва. 20CrMnTi обично испоручује само 20–40 Ј на −40°C — испод границе сертификације од 27 Ј за арктичке и поларне сервисне бродове. Када је наведено Шарпи на −40°C, 17CrNiMo6 је обавезан.
- Веома велика величина секције: 20CrMnTi има ограничену каљивост — у пресецима пречника већег од приближно 80–100 mm, центар се не трансформише у потпуности у мартензит током каљења, смањујући тврдоћу језгра и ударну жилавост. Већи садржај никла и хрома у 17CrNiMo6 обезбеђује адекватну каљивост кроз пресеке пречника до 400–500 mm. За велике модуле спирални зупчаник За бланкове (M20+, OD 400+ mm) где су особине језгра критичне, потребан је 17CrNiMo6.
- Високо ударно оптерећење на ниској температури: Рудник дизалица спиралних зупчаника И зупчаници дизалица за морску употребу који раде у хладним климатским условима захтевају и високу површинску тврдоћу (за трајност контактног замора) и жилава језгра на ниским температурама (за апсорпцију удара). Ова комбинација је постигнута само са 17CrNiMo6 — управо је јединствени пресек ових захтева оно што га чини врхунским поморским и приобалним квалитетом.
Матрица избора квалитета материјала према примени
Меки бок зуба спирални зупчаник — 45# или 40Cr QT, DIN класа 7–8, добијено прецизним глодањем. Прави избор материјала за већину општих индустријских мењача испод брзине на линији корака од 15 m/s где век трајања до замора са H1 фактором рада испуњава захтеве пројектовања.
| Примена | Препоручена оцена | HT опција | DIN класа | Образложење |
|---|---|---|---|---|
| Општа индустрија (кран, транспортер, пумпа) <15 м/с | 45# или 40Cr | QT HB 220–320 | 7–9 | Оптимизована цена; адекватан век трајања при умереном оптерећењу и брзини |
| Индустријски мењач >15 m/s, потребна је прецизност | 20CrMnTi | Карбуризирати + млевети | 5–6 | Потребна је површина тла за буку и EHL филм при великој брзини |
| Аутомобилски мењач / редуктор за електрична возила | 20CrMnTi | Карбуризација + брушење DIN 4–5 | 4–6 | Максимални век трајања до замора + NVH при брзини на линији тангажа 35–100 m/s |
| Дробилица, груба обрада ваљаонице | 42CrMo | Индукција HRC 50–55 | 7–8 | Отпорност на ударце од QT језгра; жилавост на граници кућишта и језгра |
| Главни бродски погон / приобални | 17CrNiMo6 | Карбуризирати + млевети | 5–7 | Шарпијев сертификат од −40°C; каљивост великих пресека |
| Рударска дизалица, арктичка служба | 17CrNiMo6 | Карбуризирати + млевети | 5–7 | 27 J на −40°C регулаторни захтев; комбиновани шок + хладноћа |
| Мењач машинског алата (димензионална стабилност) | 38CrMoAl | Гасни нитрид | 6–7 | Минимална дисторзија од нитрирања очува тачност пре нитрирања |
| Зона директног контакта са прерадом хране | СС316Л | Жарено или нитрирано | 7–9 | Усклађеност са EU 1935/2004, FDA 21 CFR; CIP отпорност на корозију |
Међународни еквиваленти оцена
Кореа Евер-Пауер купује материјал са сертификатима млина који потврђују усклађеност са наведеним квалитетом. За купце који наводе спиралних зупчаника Користећи класе из DIN, ASTM или JIS стандарда, приближни еквиваленти најчешћих корејских класа су:
| Корејски / генерички разред | DIN (Немачка) | ASTM / SAE (САД) | JIS (Јапан) | Дипломирани стручњак (УК) |
|---|---|---|---|---|
| 45# | C45 / Ck45 | AISI 1045 | С45Ц | 080M46 |
| 40Cr | 41Cr4 | AISI 5140 | СЦр440 | 530А40 |
| 42CrMo | 42CrMo4 | AISI 4140 | SCM440 | 708M40 |
| 20CrMnTi | 20MnCr5 (приближно) | SAE 8620 (приближно) | — | — |
| 17CrNiMo6 | 17CrNiMo6 | SAE 9310 (приближно) | SNCM815 (приближно) | — |
| 38CrMoAl | 41CrAlMo7 | AISI 7140 (нитралијум) | SACM645 | 905M39 |
| СС316Л | 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2) | AISI 316L | СУС316Л | 316S11 |
Кореја Евер-Пауер — Комплетан асортиман материјала у нашој компанији
Сопствена производња компаније Korea Ever-Power покрива све врсте материјала описане у овом водичу — од индустријских зупчаника са меким бочним странама зуба 45# до бродских зупчаника са цементиком 17CrNiMo6 — са OES спектрометријском верификацијом материјала при улазној контроли и потпуном сертификацијом материјала укљученом у сваку поруџбину.
Корејски произвођач Ever-Power спирално сечени зупчаници за све врсте материјала описане у овом водичу, при чему је материјал верификован OES спектрометром при улазној контроли, а сертификат фабрике се испоручује уз сваку поруџбину. Све врсте од 45# до 17CrNiMo6 доступне су као стандардни материјали; SS316L и SS304 за примене у контакту са храном; 38CrMoAl за нитриране зупчанике алатних машина. Као директан... произвођач спиралних зупчаника, Кореа Евер-Пауер пружа инжењерске консултације потребне за избор исправне класе за одређену примену — потврђујући да изабрани материјал обезбеђује адекватан σ_H lim за пројектовани контактни напон, одговарајуће Шарпијеве вредности за радну температуру и компатибилну термичку обраду са потребном DIN класом тачности. Прегледајте комплетан асортиман производа са спиралним зупчаницима или контактирајте инжењерски тим за препоруку материјала.
Често постављана питања
20CrMnTi је развијен у Кореји и Јапану посебно за индустрију зупчаника и лежајева као поуздан и исплатив челик за наугљеничавање. Његово добро окарактерисано и добро контролисано понашање наугљеничавања (конзистентно уношење угљеника, предвидљива дубина цемента, минимално изобличење у поређењу са неким вишим класама легура) олакшава конзистентну производњу у различитим серијама пећи - што је кључно за захтеве контроле PPAP SPC у аутомобилској индустрији. 20CrNiMo има нешто бољу жилавост језгра и пожељнији је када је захтев за ударно оптерећење већи, али кошта приближно 15–25% више од 20CrMnTi и има нешто променљивије понашање наугљеничавања. За стандардну аутомобилску и индустријску индустрију спирални зупчаник примене, нижа цена и предвидљивија обрада 20CrMnTi чине га подразумеваним избором.
Гасно нитрирање на 490–530°C је процес на ниским температурама у поређењу са наугљеничавањем (880–940°C). Нижа температура значи да је димензионално изобличење зупчаника током нитрирања обично само 0,01–0,03 mm — далеко мање од изобличења од 0,05–0,15 mm услед наугљеничавања и каљења. спирални зупчаник Прецизно обрађени зупци по DIN класи 6 пре нитрирања обично одржавају DIN класу 6–7 након нитрирања без даљег брушења зубаца. Ова димензионална стабилност је специфична предност која чини 38CrMoAl преферираним материјалом за мењаче CNC алатних машина где се зупчаник прецизно обрађује унутар комплетног склопа који се не може лако раставити за накнадно брушење. Компромис је мања дубина кућишта (максимално 0,1–0,5 мм у односу на 0,8–2,5 мм за наугљеничавање) и нешто нижа контактна чврстоћа на замор од наугљеничаних врста.
σ_H lim је дозвољени контактни напон (Херцов притисак) на боку зуба под пулсирајућим циклусом оптерећења зупчаника, изражен у MPa према ISO 6336-5. Он представља контактну чврстоћу материјала на замор у површински очврснутом стању — не његову затезну чврстоћу или границу течења. Драматични распон од 490 MPa (45# QT) до 1800 MPa (17CrNiMo6 наугљеничан) одражава огромну разлику у површинској тврдоћи: Херцова граница контактног напона се приближно скалира са површинском тврдоћом на степен 1,5–2. Удвостручавање површинске тврдоће са HB 280 на HRC 60 повећава σ_H lim за фактор приближно 3. Због тога је улагање у наугљеничавање и брушење за... спирални зупчаник директно се преводи у 3× повећање дозвољеног контактног напрезања — што значи 3× мањи зупчаник за исти капацитет оптерећења или 3× дужи век трајања за исту величину зупчаника.
Да, уз разумевање да је SS316L материјал Tier 1 (меки бочни део зуба) — његов σ_H lim од 520–650 MPa је сличан 45# QT. SS316L спирални зупчаник Добро носи умерена оптерећења, али не може да се мери са контактном чврстоћом на замор код карбуризованог легираног челика. Гасно нитрирање SS316L повећава површинску тврдоћу на HV 800–1000 и побољшава σ_H lim на приближно 1000–1200 MPa — приближавајући се перформансама индукцијски каљеног 42CrMo, уз задржавање пуне отпорности на корозију. За примене у преради хране које захтевају умерен до висок капацитет оптерећења у отпорном на корозију... спирални зупчаникSS316L гасно нитрирани је исправна спецификација. Кореја Евер-Пауер нуди SS316L гасно нитрирани спиралних зупчаника у M2–M12 за примене у прехрамбеној и фармацеутској индустрији где су истовремено потребни и носивост и усаглашеност са контактом са храном.
Потребна вам је потврда квалитета материјала за ваш спирални зупчаник?
Инжењерски тим компаније Korea Ever-Power прегледава тип ваше примене, радну температуру, ниво ударног оптерећења и све захтеве за сертификацију — затим потврђује исправну врсту материјала са образложењем пре него што се обавежу било какви трошкови производње. Пошаљите упит са описом примене.
45# до 17CrNiMo6 · SS316L · 38CrMoAl нитрирано · OES верификација · Стандард сертификације материјала
Уредник: Cxm
