Прижог зубьев шестерен трансмиссии при шлифовании: Сравнительный анализ методов обнаружения

Ожог при шлифовании - самая большая опасность при шлифовании зубчатых колес после термообработки.

На основе практики в данной статье предложен метод кислотного травления для выявления прижогов от шлифования и проведена сравнительная демонстрация.

Целью шлифования зубчатых колес после термообработки является исправление деформации, возникшей в процессе термообработки, повышение точности зубчатых колес и снижение шума.

Усталостные характеристики зубчатых колес зависят от твердости поверхности, распределения поверхностных напряжений и микроструктуры поверхности зубьев.

Контактное напряжение во время работы шестерни и повышение точности контакта между зацепляющимися зубьями после шлифования снижают возможность концентрации контактных усталостных напряжений, что способствует повышению усталостной долговечности контакта.

Поверхностный слой деталей зубчатых колес сгорит в процессе шлифования, что значительно снизит производительность и срок службы изделия, или даже не сможет использоваться, вызывая серьезные проблемы с качеством.

Поэтому, с одной стороны, производственные предприятия должны уменьшать и избегать ожогов при шлифовании, внедряя правильные и научные технологические спецификации;

С другой стороны, необходимо усилить технологический контроль деталей и узлов, своевременно выявлять некачественные заготовки и контролировать условия процесса шлифования в режиме реального времени.

1. Механизм ожога при шлифовании

Во время шлифования шлифовальным кругом, когда мгновенная высокая температура (обычно 900~1500 ℃) в зоне шлифования достигает выше температуры фазового перехода, металлографическая структура поверхности детали изменяется, и некоторые части большинства поверхностей окисляются и обесцвечиваются.

Это уменьшает прочность и твердость поверхности металла, что сопровождается остаточными напряжениями и даже микротрещинами.

Это явление называется "прижог при шлифовании", а сам процесс показан на рис. 1.

Когда шлифовальная поверхность создает высокую температуру, при плохом отводе тепла на поверхности заготовки легко возникают вторичная закалка и высокотемпературный отпуск.

Рис. 1 Ожог при шлифовании

2. Изменение и повреждение металлографической структуры поверхности зубчатых колес

После шлифования прижога металлографическая структура поверхности зубчатого колеса изменяется и приводит к некоторым негативным последствиям.

Закалочные трещины:

Мгновенная температура поверхностного слоя шлифуемой заготовки превышает AC1 727+(30~50) ℃ марки стали, и вторичная закалка мартенсит образуется под действием охлаждающей жидкости.

Под поверхностным слоем, из-за большого градиента температуры и короткого времени, может образоваться только высокотемпературная структура закалки, которая создаст растягивающее напряжение между поверхностным и подповерхностным слоем, в то время как поверхностный слой является тонким и хрупким вторичным закалочным слоем. мартенсит.

Когда поверхностный слой не выдерживает растягивающего напряжения, образуются трещины.

Затухающий ожог:

Когда температура в зоне шлифования превышает температуру фазового превращения AC1 727+(30~50) ℃, локальные участки на поверхности заготовки становятся аустенитВ результате быстрого охлаждения охлаждающей жидкости и собственной теплопроводности заготовки на ее поверхности появляется очень тонкий слой вторичного закаленного мартенсита.

Вторичный поверхностный слой представляет собой закаленный сорбит с сильно пониженной твердостью, который называется вторичным закалочным ожогом.

Отжиг:

Если температура в зоне шлифования превышает температуру фазового перехода и в зону шлифования не поступает охлаждающая жидкость, металл поверхности будет иметь отожженную структуру, а твердость поверхности резко снизится.

Этот вид ожога называется отжиг ожог.

Темпераментные ожоги:

Когда температура в зоне шлифования значительно превышает температуру отпуска стали, но все еще ниже температуры фазового превращения, на поверхности заготовки появляется структура размягчения закаленного троостита или закаленного сорбита.

3. Метод обнаружения ожога при шлифовании

В настоящее время методы обнаружения ожога при шлифовании включают: метод наблюдения цвета, метод кислотного травления, метод микротвердости, метод металлографического определения и магнитоупругий метод (метод шума Баркгаузена).

В соответствии с фактическим спросом и процессом обработки наша компания выбирает метод кислотного травления для обнаружения ожогов при шлифовании.

Метод кислотного травления 1 (метод кислотного травления в растворе азотной кислоты) включает 11 этапов: предварительная очистка → предварительный нагрев → кислотное выщелачивание коррозии (раствор азотной кислоты+метанол) → промывка → обезвоживание → отбеливание (раствор соляной кислоты+метанол) → промывка → нейтрализация → промывка → обезвоживание → предотвращение ржавчины.

Метод 1 Раствор для кислотного травления должен быть приготовлен перед каждым испытанием кислотного травления для шлифовального ожога.

После приготовления раствора объемная процентная концентрация кислоты в растворе для кислотного травления должна быть измерена методом кислотно-основного нейтрализационного титрования.

Цвет области вторичного отпуска от светло-коричневого до черного, то есть темнее, чем равномерный серый цвет поверхности обычного кислотного травления;

Область повторного закаливания имеет цвет от светло-серого до белого со светло-коричневой до черной границей вокруг;

Наконец, была оценена степень ожога.

Рейтинг ожогов зависит от площади и степени шлифовки ожога.

Он подразделяется на 4 класса, а именно A, B, D и E, как показано на рис. 2-5.

Недавно заказчик рекомендовал использовать технологию ингибирования шлака методом 2 для борьбы с кислотной коррозией.

Метод кислотной коррозии с использованием раствора ингибитора шлака включает шесть этапов: предварительная очистка → предварительный нагрев → коррозия в растворе азотной кислоты (азотная кислота+вода+раствор ингибитора шлака) → сушка → промывка → предотвращение ржавчины.

Процесс кислотного травления:

Положите очищенные детали в раствор азотной кислоты для коррозии (азотная кислота+вода+раствор ингибитора шлака), непрерывно встряхивайте детали в течение определенного времени, требуйте, чтобы на поверхности образовалась равномерная черная оксидная пленка, выньте детали и промойте их, обезвожьте их, положите детали в отбеливающий раствор (соляная кислота+метанол) для отбеливания после обезвоживания, непрерывно встряхивайте их в течение нескольких секунд, и поверхность приобретет равномерный серый цвет, промойте их после извлечения.

После нейтрализации, промывки, обезвоживания и сушки поверхность деталей должна быть визуально осмотрена на предмет наличия шлифовального пригара.

Метод оценки такой же, как и в методе 1.

Приведенные выше два метода проверки всесторонне сравниваются.

Сравнение шагов: метод 2 имеет меньше шагов, прост и быстр, а метод 1 имеет больше шагов.

При замачивании той же детали в кислоте для выявления ожогов метод 2 значительно удобнее, чем метод 1.

Экономическое сравнение: химические реактивы азотная кислота, соляная кислота и метанол, используемые в методе 1, стоят дешево.

Антишлаковая добавка Smut 100, используемая в методе 2, составляет 25 кг на бочку, а ее стоимость - около 30000 юаней.

Характеристики приведены в таблице.

Таблица Anti Smut100 Features

В соответствии с годовым использованием, стоимость метода 2 все равно намного выше.

Подводя итог, можно сделать вывод, что метод имеет меньше этапов, сокращает процесс обнаружения, экономит время обнаружения, повышает эффективность обнаружения, имеет более высокую чувствительность к кислотному травлению и использует меньшее количество химикатов.

Водный раствор азотной кислоты используется в течение длительного времени, а после приготовления раствор можно использовать в течение 4-6 месяцев.

Этот метод рекомендуется использовать для изделий с жесткими требованиями к контролю в аэрокосмической промышленности.

В методе 1 немного больше процессов, немного больше времени обнаружения и короткое время работы раствора.

Через некоторое время раствор мутнеет и требует частой замены.

Кроме того, необходимо каждый раз определять объемный процент раствора, поэтому чувствительность метода не так высока, как у метода 2.

Как правило, он подходит для плановой проверки предприятий, производящих детали автомобильных редукторов.

4. Заключение

Ожог при шлифовании - самая большая опасность при шлифовании зубчатых колес после термообработки, которую необходимо преодолеть, чтобы избежать проблем с качеством после продажи.

Метод кислотного травления - это относительно простой, научный и стандартизированный метод обнаружения шлифовальных ожогов.

По сравнению с этапами обнаружения, этот метод является экономичным, быстрым и более чувствительным;

С точки зрения экономики, метод 1 является экономичным и практичным.

Каждое предприятие может выбирать в соответствии со своими реальными потребностями.