12 factores que influyen en la distorsión en el tratamiento térmico de engranajes | MachineMFG

12 factores que influyen en la distorsión en el tratamiento térmico de engranajes

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1. Contenido de carbono en el acero

En contenido en carbono tiene la mayor influencia en la distorsión por alabeo y la distorsión de volumen de los engranajes durante el enfriamiento.

2. Elementos de aleación en el acero

Aleación elementos de acero tienen un impacto significativo en la distorsión de los engranajes, con ciertos elementos como C, Mn, Ni, Cr y Mo que aumentan la templabilidad y la tendencia a la distorsión. Por el contrario, otros elementos como Cr, Mn, Mo, Si, Ni y Ti pueden ayudar a reducir la distorsión.

3. Endurecimiento del acero

Cuanto mayor es la templabilidad del acero, más pronunciada es la distorsión durante el enfriamiento; en cambio, con una templabilidad menor, la distorsión durante el enfriamiento es menos significativa.

4. Forma y tamaño de la sección del engranaje

El diseño del engranaje tiene poca simetría en su forma y secciones desiguales.

Los radios del diseño del engranaje carecen de rigidez.

La posición del orificio de proceso en el diseño del engranaje es incorrecta, lo que provoca una mayor distorsión del engranaje por el tratamiento térmico.

5. Estructura original de acero

1)La falta de uniformidad de la microestructura del acero afecta significativamente a la distorsión del tratamiento térmico. Esto se debe a las estructuras gruesas, la gran segregación y las estructuras de red que agravan la distorsión tras el enfriamiento.

2)Defectos como las estructuras en bandas y la segregación se han convertido en factores críticos que conducen a la distorsión de los engranajes.

3)Macrosegregación en lingotes de acero A menudo se produce una segregación cuadrada en la sección transversal del material de acero, lo que provoca una distorsión desigual del enfriamiento rápido de los engranajes de disco.

4)La distorsión de los engranajes durante el tratamiento térmico es uniforme en los engranajes fabricados con tochos cuadrados de colada continua. Sin embargo, la distorsión durante el tratamiento térmico de los engranajes fabricados con tochos de colada continua rectangulares presenta una direccionalidad significativa que afecta a la distorsión del engranaje.

5) Cuanto más fino sea el tamaño del grano, menor será la distorsión tras el enfriamiento.

6)El tratamiento de normalización no uniforme de las piezas brutas de engranajes provoca la distorsión del tratamiento térmico en los engranajes.

6. Forja

1)Proper técnicas de forja puede ayudar a reducir la distorsión en los metales.

En particular, la creación de una estructura metálica aerodinámica mediante la forja puede minimizar la distorsión durante el tratamiento térmico. Además, un forjado cuidadoso puede reducir la segregación, promover la uniformidad de la estructura metálica, mejorar el anillado y reducir aún más la distorsión del tratamiento térmico.

2)Si la cavidad del molde no está completamente llena de metal, el tratamiento térmico final puede ser inconsistente y provocar distorsiones.

3)La forja de piezas brutas de engranajes puede provocar un aumento de la distorsión durante el tratamiento térmico debido al calentamiento a alta temperatura, la deformación desigual y las altas temperaturas finales de forja.

7. Tratamiento térmico preliminar de la pieza en bruto

1)La realización de un tratamiento térmico preliminar en piezas brutas de engranajes puede ayudar a minimizar la distorsión durante el proceso de tratamiento térmico final. Se ha observado que cuando se utilizan técnicas de normalización, la distorsión es más pronunciada en comparación con la normalización isotérmica.

2)Las piezas brutas de engranajes se someten a un proceso de temple y revenido antes del acabado final. proceso de enfriamiento. Tras el enfriamiento, la distorsión tiende a mostrar un patrón predecible, y la magnitud global de la distorsión se reduce.

8. Tensión residual

El proceso de mecanizado de engranajes puede inducir tensiones que provoquen la deformación del metal.

Durante el proceso de calentamiento del engranaje, no sólo la tensión térmica contribuye a la distorsión, sino que la liberación de tensión interna también puede causarla.

9. Proceso de enfriamiento térmico

1)La tensión máxima que puede producirse bajo temperatura de calentamiento es mayor en engranajes de mayor diámetro o espesor, lo que provoca un aumento de la deformación.

2)En muchas condiciones de producción en las que se sujetan engranajes, existe una diferencia de temperatura significativa en cada pieza durante la fase inicial de entrada en el horno. La tensión térmica resultante es suficiente para provocar una deformación plástica en la pieza que alcanza primero la temperatura elevada, lo que provoca una distorsión local.

3)La deformación por alabeo de los dientes de ejes delgados y engranajes de placas delgadas está muy influenciada por el calentamiento desigual, incluido el calentamiento rápido.

4)Generalmente, cuando el calentamiento es desigual, como ocurre con los elementos de calentamiento directo, el lado del engranaje con mayor temperatura interna tiende a volverse cóncavo y producir distorsión por flexión después del enfriamiento.

5)La velocidad de calentamiento afecta directamente a la formación de tensiones térmicas durante el proceso de calentamiento y puede causar la distorsión del engranaje.

10. Refrigeración

1) Velocidad de enfriamiento rápido y medio de enfriamiento rápido

Cuanto mayor sea la capacidad de enfriamiento, mayor será la intensidad de enfriamiento (H), y cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del engranaje (o en diferentes espesores), mayor será la tensión generada.

La distorsión está relacionada con el tipo de temple medio refrigerantesu capacidad de refrigeración y su templabilidad.

2) Refrigeración desigual

La distorsión puede deberse a diversos factores, como la estructura del engranaje, la sujeción del engranaje, y las características del medio refrigerante de enfriamiento.

3) Temperatura del medio de enfriamiento

Generalmente, el aumento de la temperatura del medio refrigerante de enfriamiento, tal como aceite de templepuede reducir la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes.

11. Operación de enfriamiento

1) Modo de sujeción y apoyo del engranaje

La distorsión del engranaje depende en gran medida de los métodos de sujeción y suspensión, las eslingas y sus métodos de soporte al cargar el engranaje en el horno. Esto es especialmente cierto en el caso de los engranajes de anillo de pared delgada con un gran diámetro interior y exterior. Además de la dilatación y contracción de los diámetros interior y exterior, a menudo puede provocar la redondez estar fuera de tolerancia.

Una carga inadecuada del horno puede producir fácilmente una gran fluencia a alta temperatura, que puede afectar al flujo del medio de enfriamiento de temple y a la uniformidad del enfriamiento del engranaje durante el temple. Como resultado, se ve afectada la uniformidad de la deformación y la distorsión.

2) Temperatura y uniformidad de calentamiento

El impacto de la temperatura de enfriamiento en la distorsión Warpage es significativamente mayor que en la distorsión de volumen.

En general, el aumento de la temperatura de enfriamiento provoca un aumento de la distorsión de los engranajes.

La distorsión se debe a un calentamiento desigual.

3) Apagado repetido

Si los engranajes se han salido de tolerancia debido a la mala calidad del tratamiento térmico, la repetición del proceso de enfriamiento durante la reparación puede provocar un aumento de la distorsión debido a los ciclos de enfriamiento adicionales.

4) Efecto del enfriamiento rápido

El engranaje se enfría a gran velocidad, lo que provoca simultáneamente una expansión del volumen. Si el enfriamiento no es uniforme, puede producirse una mayor distorsión.

En el enfriamiento en dos medios o enfriamiento por etapas, el tiempo de permanencia en el primer medio es largo.

La gran fluidez del medio refrigerante de enfriamiento y su impacto en el engranaje influyen considerablemente en la deformación del engranaje durante el tratamiento térmico.

5) Factores operativos

Este problema suele estar relacionado con el incumplimiento de la normativa sobre procesos durante el funcionamiento.

Por ejemplo, durante la proceso de roscadoLos engranajes pueden chocar entre sí. Además, el impacto entre el engranaje y el horno, el cuerpo del horno, la puerta del horno u otros objetos duros puede provocar la deformación del engranaje.

Cuando el engranaje se enfría al salir del horno, una operación inestable y unas sacudidas importantes pueden intensificar aún más la distorsión del engranaje, especialmente cuando se trata de ejes de engranajes delgados y engranajes de placas finas.

12. Templado, tratamiento en frío y envejecimiento

1) Temperamento

Los cambios en el tamaño de los engranajes templados se deben principalmente a transformaciones en su microestructura.

2) Tratamiento en frío

En el caso de los engranajes con un alto contenido de elementos de aleación o que requieren una gran precisión, se suele realizar un tratamiento en frío a temperaturas bajo cero para transformar aún más el material retenido. austenita en martensita, lo que conduce a un mayor nivel de distorsión.

Además, cabe señalar que el tamaño de la expansión tiende a aumentar con temperaturas de enfriamiento más elevadas.

3) Tratamiento del envejecimiento

La principal causa de distorsión por envejecimiento en la estructura templada de los engranajes es la cantidad de austenita retenida.

Durante el envejecimiento natural, se produce una relajación del estrés debido al escape de hidrógeno. Esta relajación y liberación de tensiones puede provocar una transformación de una pequeña cantidad de retenciones de austenita.

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