Schleifverschleiß von Getriebezähnen: Eine vergleichende Analyse von Erkennungsmethoden

Schleifbrand ist die größte Gefahr beim Schleifen von Zahnrädern nach der Wärmebehandlung.

Auf der Grundlage praktischer Erfahrungen wird in diesem Papier eine Säureätzmethode zur Erkennung von Schleifverbrennungen vorgeschlagen und vergleichend demonstriert.

Das Schleifen von Zahnrädern nach der Wärmebehandlung dient dazu, die Verformung während der Wärmebehandlung zu korrigieren, die Genauigkeit des Zahnrads zu verbessern und den Lärm zu verringern.

Das Ermüdungsverhalten von Zahnrädern hängt von der Oberflächenhärte, der Spannungsverteilung und der Mikrostruktur der Zahnoberfläche ab.

Die Kontaktbeanspruchung während des Zahnradbetriebs und die Verbesserung der Kontaktgenauigkeit zwischen den ineinander greifenden Zähnen nach dem Schleifen verringern die Möglichkeit einer Konzentration der Kontaktermüdungsbeanspruchung, was der Verbesserung der Kontaktermüdungslebensdauer förderlich ist.

Die Oberflächenschicht der Getriebeteile verbrennt beim Schleifen, was die Leistung und Lebensdauer des Produkts stark beeinträchtigt oder sogar unbrauchbar macht und zu ernsthaften Qualitätsproblemen führt.

Daher sollten die Produktionsunternehmen einerseits durch korrekte und wissenschaftliche Verfahrensspezifikationen Schleifbrand reduzieren und vermeiden;

Andererseits ist es notwendig, die Prozesskontrolle von Teilen und Komponenten zu verstärken, unqualifizierte Werkstücke rechtzeitig zu erkennen und die Prozessbedingungen des Schleifprozesses in Echtzeit zu überwachen.

1. Mechanismus des Schleifbrandes

Während des Schleifens mit einer Schleifscheibe, wenn die momentane hohe Temperatur (in der Regel 900~1500 ℃) im Schleifbereich über die Phasenwechseltemperatur erreicht, wird die metallographische Struktur der Oberfläche des Teils ändern, und einige Teile der meisten Oberflächen werden oxidiert und verfärbt werden.

Dadurch wird die Festigkeit und Härte des Oberflächenmetalls, begleitet von Eigenspannungen und sogar Mikrorissen.

Dieses Phänomen wird als "Schleifbrand" bezeichnet, und der Vorgang ist in Abb. 1 dargestellt.

Wenn die Schleiffläche eine hohe Temperatur erzeugt und die Maßnahmen zur Wärmeableitung nicht gut sind, kann es leicht zu sekundärem Abschrecken und Anlassen bei hohen Temperaturen auf der Werkstückoberfläche kommen.

Abb. 1 Schleifbrand

2. Veränderung und Schädigung der metallographischen Struktur der Zahnradoberfläche

Nach dem Schleifbrand verändert sich die metallografische Struktur der Zahnradoberfläche, was einige nachteilige Folgen nach sich zieht.

Abschreckende Risse:

Die momentane Temperatur der Oberflächenschicht des Schleifwerkzeugs übersteigt AC1 727+(30~50) ℃ der Stahlsorte, und sekundäres Abschrecken Martensit unter der Einwirkung des Kühlmittels gebildet wird.

Unter der Oberflächenschicht kann sich aufgrund des großen Temperaturgefälles und der kurzen Zeit nur eine Hochtemperatur-Anlassstruktur bilden, die Zugspannungen zwischen der Oberflächenschicht und der darunter liegenden Schicht erzeugt, während die Oberflächenschicht eine dünne und spröde Sekundärabschreckung ist. Martensit.

Wenn die Oberflächenschicht die Zugspannung nicht aushält, entstehen Risse.

Löschen von Verbrennungen:

Wenn die Temperatur im Schleifbereich die Phasenumwandlungstemperatur AC1 727+(30~50) ℃ überschreitet, werden lokale Bereiche auf der Oberfläche des Werkstücks Austenitund dann erscheint sekundär abgeschreckter Martensit in der Oberfläche in einer extrem dünnen Schicht aufgrund der schnellen Abkühlungswirkung des Kühlmittels und der eigenen Wärmeleitung des Werkstücks.

Bei der sekundären Oberflächenschicht handelt es sich um gehärteten Sorbit mit stark verringerter Härte, der als sekundärer Abschreckbrand bezeichnet wird.

Glühbrand:

Wenn die Temperatur im Schleifbereich die Phasenumwandlungstemperatur überschreitet und kein Kühlmittel in den Schleifbereich gelangt, weist das Oberflächenmetall eine geglühte Struktur auf und die Oberflächenhärte nimmt stark ab.

Diese Art der Verbrennung wird als Glühen verbrennen.

Temperament brennt:

Wenn die Temperatur in der Schleifzone deutlich höher ist als die Anlasstemperatur des Stahls, aber immer noch niedriger als die Phasenumwandlungstemperatur, zeigt sich an der Werkstückoberfläche angelassener Troostit oder angelassener Sorbit als Erweichungsstruktur.

3. Methode zur Erkennung von Schleifbrand

Gegenwärtig werden unter anderem Methoden zur Erkennung von Schleifbrand eingesetzt: Farbbeobachtungsmethode, Säureätzmethode, Mikrohärtemethode, metallographische Nachweismethode und magnetoelastische Methode (Barkhausen-Rauschmethode).

Je nach dem tatsächlichen Bedarf und dem Verarbeitungsprozess wählt unser Unternehmen das Säureätzverfahren, um Schleifverbrennungen zu erkennen.

Das Säureätzverfahren 1 (Säureätzverfahren mit Salpetersäurelösung) umfasst 11 Schritte: Vorreinigung → Vorwärmung → Säurelaugung (Salpetersäure+Methanollösung) → Spülung → Dehydrierung → Bleichen (Salzsäure+Methanollösung) → Spülung → Neutralisierung → Spülung → Dehydrierung → Rostschutz.

Methode 1 Die saure Ätzlösung ist vor jedem Säureätzversuch für den Schleifbrand herzustellen.

Nach der Herstellung der Lösung wird die volumenprozentuale Konzentration der Säure in der sauren Ätzlösung durch Säure-Base-Neutralisationstitration gemessen.

Die Farbe des sekundären Temperierbereichs ist hellbraun bis schwarz, d. h. sie ist dunkler als das einheitliche Grau der normalen Säureätzfläche;

Der Bereich, in dem das Wasser wieder abgeschreckt wird, ist hellgrau bis weiß mit einer hellbraunen bis schwarzen Umrandung;

Schließlich wurde der Grad der Verbrennung bewertet.

Die Bewertung der Verbrennung basiert auf der Fläche und dem Grad der Schleifverbrennung.

Sie ist in 4 Klassen unterteilt, nämlich A, B, D und E, wie in Abb. 2-5 dargestellt.

Kürzlich empfahl der Kunde die Anwendung der Schlackeninhibitortechnologie nach Methode 2 gegen Säurekorrosion.

Die Säurekorrosionsmethode mit Schlackeninhibitorlösung umfasst sechs Schritte: Vorreinigung → Vorwärmung → Korrosion durch Salpetersäurelösung (Salpetersäure+Wasser+Schlackeninhibitorlösung) → Trocknung → Waschen → Rostschutz.

Saures Ätzverfahren:

Legen Sie die gereinigten Teile in Salpetersäurelösung für Korrosion (Salpetersäure+Wasser+Schlacke-Inhibitor-Lösung), schütteln Sie die Teile kontinuierlich für eine bestimmte Zeit, verlangen Sie, dass die Oberfläche einen gleichmäßigen schwarzen Oxidfilm bildet, nehmen Sie die Teile heraus und waschen Sie sie, entwässern Sie sie, legen Sie die Teile in Bleichlösung (Salzsäure+Methanollösung) zum Bleichen nach der Entwässerung, schütteln Sie sie kontinuierlich für einige Sekunden, und die Oberfläche wird eine gleichmäßige graue Farbe bekommen, waschen Sie sie nach der Entnahme.

Nach Neutralisierung, Spülung, Entwässerung und Trocknung ist die Oberfläche der Teile visuell zu prüfen, um festzustellen, ob Schleifbrand vorhanden ist.

Die Bewertungsmethode ist dieselbe wie bei Methode 1.

Die beiden oben genannten Kontrollmethoden werden umfassend verglichen.

Vergleich der Schritte: Methode 2 hat weniger Schritte, ist einfach und schnell, und Methode 1 hat mehr Schritte.

Wenn dasselbe Teil mit Säure getränkt wird, um Verbrennungen zu erkennen, ist Methode 2 wesentlich günstiger als Methode 1.

Wirtschaftlicher Vergleich: die in Methode 1 verwendeten chemischen Reagenzien Salpetersäure, Salzsäure und Methanol sind billig.

Der in Methode 2 verwendete Anti-Smut-100-Zusatz beträgt 25 kg pro Fass und kostet etwa 30000 Yuan.

Die Merkmale sind in der Tabelle aufgeführt.

Tabelle Anti Smut100 Merkmale

Anti Smut100 ist ein Anti-Schlacken-Zusatz für Salpetersäure-Ätzlösungen

Produktmerkmal

Verhindert das Anhaften von Rückständen auf der Werkstückoberfläche während des Ätzens mit Salpetersäure;

Sehr stabil in Salpetersäure;

Leicht löslich in Lösung;

Sehr gute Benetzbarkeit.

Anmeldung

Anti Smut100 wird für verschiedene Salpetersäure-Ätzlösungen empfohlen (z. B. für die Ätzinspektion von hochfesten legierter Stahl Teile);

Der Anti Smut100 Schlackeninhibitor sollte bei Raumtemperatur in der Ätzlösung gelöst und von Hand leicht gerührt werden, damit er sich gleichmäßig vermischt;

Typische Zusammensetzungen der Ätzlösung zum Anlassen sind wie folgt:

03%~5% V/V Salpetersäure;

3%~5% Schlackenschutzmittel;

Der Rest ist Wasser.

Gemessen an der jährlichen Nutzung sind die Kosten für Methode 2 immer noch viel höher.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Methode weniger Schritte umfasst, den Nachweisprozess verkürzt, die Nachweiszeit verkürzt, die Nachweisleistung verbessert, eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Säureätzungen aufweist und weniger Chemikalien benötigt.

Da die wässrige Salpetersäurelösung verwendet wird, ist die Lösung lange haltbar und kann nach ihrer Herstellung 4 bis 6 Monate lang verwendet werden.

Es wird empfohlen, diese Methode für Produkte mit strengen Prüfanforderungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu verwenden.

Methode 1 hat ein wenig mehr Prozesse, eine etwas längere Erkennungszeit und eine kurze Betriebszeit der Lösung.

Nach einer gewissen Zeit wird die Lösung trübe und muss häufig ausgetauscht werden.

Außerdem muss der Volumenprozentsatz der Lösung jedes Mal bestimmt werden, und die Empfindlichkeit ist nicht so hoch wie bei Methode 2.

Es eignet sich im Allgemeinen für die routinemäßige Inspektion von Kfz-Getriebeteilen in Unternehmen.

4. Schlussfolgerung

Die größte Gefahr beim Schleifen von Zahnrädern nach der Wärmebehandlung ist der Schleifbrand, der überwunden werden muss, um Qualitätsprobleme nach dem Verkauf zu vermeiden.

Die Säureätzmethode ist eine relativ einfache, wissenschaftliche und standardisierte Methode zum Nachweis von Schleifverbrennungen.

Im Vergleich zu den Nachweisverfahren ist die Methode arbeitssparend, schnell und empfindlicher;

Unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit ist Methode 1 wirtschaftlich und praktisch.

Jedes Unternehmen kann je nach seinem tatsächlichen Bedarf auswählen.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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