Parašė Derekas|Hansheng automatika
Dauguma pavarų gedimų prasideda ne gamyboje -, jie prasideda medžiagų parinkimo etape.
Tai dažniau pasitaikanti klaida, nei tikisi dauguma inžinierių. Kai kurie pagal numatytuosius nustatymus 45 plieną nustato iš įpročio, o ne todėl, kad to reikalauja programa. Kiti nurodo, kad nerūdijantis plienas yra „tik saugus“, tik todėl, kad jo atsparumas nusidėvėjimui yra prastesnis ir padidina kainą 3–5 kartus be jokios realios naudos.
Tiesa ta, kad nėra „geriausios“ pavaros plieno medžiagos. Yra tik tinkama medžiaga jūsų konkrečiam apkrovai, greičiui, aplinkai ir tikslumo reikalavimams.
Šiame straipsnyje bus paaiškintos trys plačiai naudojamos pavarų dėžės medžiagos -45 plienas, 20CrMnTi ir nerūdijantis plienas (304/316) ir paaiškinami atitinkami jų pranašumai ir trūkumai, tikėdamiesi padėti jums pasirinkti medžiagas.
Kodėl įrankių medžiagų pasirinkimas yra svarbesnis, nei manote
Jei turite patyrusį įrankių tiekėją, jums gali nereikėti per daug nerimauti dėl pavaros medžiagų pasirinkimo, nes tiekėjas gali tai padaryti už jus. Tačiau iš tikrųjų medžiagų pasirinkimas yra labai svarbus. Neturint patyrusio tiekėjo patarimo, greitas sprendimas, kokią medžiagą naudoti, dažnai sukelia potencialią riziką.
Apsvarstykite du scenarijus, kuriuos matome dažniau nei tikitės.
Scenarijus A
Gamintojas nurodo 45 plieną roboto jungties pavarai, motyvuodamas, kad tai patikrinta, įperkama ir lengvai gaunama. Praėjus šešiems eksploatavimo mėnesiams, krumpliaračio dantų dilimas pagreitėja, laisvumas didėja, o transmisijos tikslumas sumažėja iki taško, kai robotas neatlaiko padėties pakartojamumo testų. Pagrindinė priežastis yra ne apdirbimo kokybė -, o ta, kad 45 plienas, net ir apdorojant aušinimo-ir-temperatūrą, tiesiog negali pasiekti paviršiaus kietumo, kurio reikalauja aukšto-ciklo tikslumo siūlės.
B scenarijus
Gamintojas nurodo 20CrMnTi mažo greičio-konvejerio pavaros mechanizmui -, kurio lydinys naudojamas automobilių transmisijose ir tiksliuose reduktoriuose. Medžiaga atlieka labai gerai. Tai taip pat kainuoja 3–5 kartus daugiau, nei reikia, reikalauja angliavandenių ir korpuso grūdinimo, kurio programai niekada nereikėjo.
Iš minėtų dviejų scenarijų, pasirinkus netinkamą medžiagą, kyla ne tik išlaidų problemų, bet ir problemų, susijusių su terminiu apdorojimu, preciziniu apdirbimu, pristatymo terminais ir pan.
Trys medžiagos, naudojamos daugeliui pramoninių pavarų, yra 45 plienas, 20CrMnTi ir nerūdijantis plienas -, ir kiekviena iš jų turi aiškiai apibrėžtą juostą.
45 Plienas - Darbo arklio medžiaga
Jei pramoninėje gamyboje yra numatytoji pavaros medžiaga, tai yra 45 plienas. Tarptautiniu mastu žinomas kaipAISI 1045 (JAV), S45C (Japonija), arbaC45 (Europa), šis vidutinio{0}}anglies plienas buvo pasirinktas- dešimtmečius.
Kodėl tai gerai veikia
45 plienas, kuriame yra maždaug 0,45 % anglies, yra praktiškoje vietoje: pakankamai kietas, kad atlaikytų vidutines apkrovas, pakankamai tvirtas, kad nesutrūktų nuo smūgio, ir pakankamai minkštas iš anksto apdorotas, kad būtų galima švariai ir efektyviai apdirbti. Po gesinimo-ir -temperatūrinio apdorojimo paviršiaus kietumas pasiekia HRC 28–35, o tai užtikrina tinkamą atsparumą dilimui mažo{8}}–-vidutinio darbo ciklais.
Kaina yra dar vienas svarbus veiksnys. Palyginti su legiruotų pavarų plienu, 45 plienas turi mažiausią medžiagų kainą, trumpiausią pristatymo laiką ir plačiausią prieinamumą pasaulinėse tiekimo grandinėse. Projektams, kuriems svarbus biudžetas ir -pristatymo greitis-, tai dažnai yra vienintelis logiškas atskaitos taškas.
Tai riboja
Apdorojant gesinimo{0}}ir -temperatūrą, atsiranda išmatuojamas šiluminis iškraipymas, o tai riboja pasiekiamą tikslumą iki maždaug 7–8 ISO laipsnio. Šlifavimas po-terminio
Dar svarbiau yra tai, kad 45 plienas negali būti karbonizuotas, kad būtų pasiekti tokie sukietėję paviršiai, kuriems reikalingas didelis-ciklas, didelis-kontaktinis-įtempimas. Jei jūsų pavara veikia nuolat, perduoda didelį sukimo momentą arba veikia tikslaus reduktoriaus viduje, HRC 28–35 paviršiaus kietumo lubos tampa tikru -, o ne teoriniu apribojimu.
Geriausiai tinka:Bendrosios pramoninės pavaros, konvejerių sistemos, žemės ūkio įranga, mažo -greičio vidutinės-apkrovos transmisijos ir bet kokia programa, kuriai priimtinas ISO 7–8 laipsnio tikslumas.
Netinka:Tikslūs reduktoriai, robotų jungčių pavaros, didelės-nepertraukiamos-pavaros arba bet kuri programa, kuriai reikalingas 6 ar geresnis ISO laipsnis.
20CrMnTi - Tiksliosios pavaros standartas
Kai krumpliaračių taikymo scenarijus viršija 45 plieno siūlomas veikimo ribas, yra dar vienas gana tinkamas pasirinkimas-20CrMnTi plienas. Ši medžiaga Kinijoje plačiai naudojama automobilių transmisijose, planetiniuose reduktoriuose ir didelio tikslumo pramoninėse pavarose. Tuo pačiu kainų lygiu 20CrMnTi plienas pasižymi dideliu paviršiaus kietumu, šerdies kietumu ir matmenų stabilumu po terminio apdorojimo.
Kuo skiriasi 20CrMnTi
20CrMnTi yra mažai -anglies legiruotas plienas, kuriame anglies kiekis yra tik 0,17–0,23 %. Vien to anglies nepakanka, kad būtų pasiektas reikšmingas paviršiaus kietumas. Mažai anglies dvideginio šerdis išlieka tvirta ir -atspari smūgiams net ir po terminio apdorojimo - danties paviršius pakeičia angliavandenių procesą.
Po karbonizavimo ir gesinimo korpuso kietumas pasiekia HRC 58–62, o šerdies kietumas išlieka HB 220–260. Ši kieta-išorinė, tvirta-vidinė struktūra yra tai, kas leidžia 20CrMnTi krumpliaračiams atlaikyti didelį kontaktinį danties paviršiaus įtempį, netampant trapiam prie šaknies -, kur paprastai prasideda lenkimo nuovargio lūžiai.
Titano kiekis atlieka svarbų vaidmenį, kurio lengva nepastebėti: jis patobulina grūdėtumo struktūrą esant karbonizavimo temperatūrai, o tai tiesiogiai riboja terminį iškraipymą terminio apdorojimo metu. Mažesnis iškraipymas reiškia, kad krumpliaračio geometrija išlieka nepakitusi, o atliekant sudėtingas apdailos operacijas, tokias kaip kietas lenkimas ar krumpliaračio skutimas, dalys gali nuolat pasiekti ISO 5–6 - 45 lygio plieno, kurio tiesiog neįmanoma pasiekti per tą pačią proceso grandinę.
Tarptautiniu mastu 20CrMnTi labiausiai atitinkaSAE 8620 (JAV)ir20MnCr5 (Europa),nors tai nėra tikslus pakaitalas - pagrindiniai stiprumo profiliai skiriasi. Jei perkate pavaras iš Kinijos gamintojo ir jūsų brėžinyje nurodyta 8620, 20CrMnTi galima aptarti kaip lygiavertį alternatyvų sprendimą.
Kaina kontekste
Medžiagos sąnaudos yra maždaug 1,5–2 kartus didesnės nei 45 plieno, o visa proceso grandinė - karbonizavimas, grūdinimas, grūdinimas ir kietas apdaila - prisideda prie bendrų dalių sąnaudų. Tačiau jo veikimas bus žymiai pagerintas.
Geriausiai tinka: Planetinės reduktoriaus žiedinės pavaros, roboto jungties krumpliaračiai,vairuoja tabako mašinas, automobilių transmisijos pavaros ir bet koks pritaikymas, kur reikalingas ISO 5–6 laipsnio tikslumas ir ilgas tarnavimo laikas esant ciklinei apkrovai.
Netinka:Korozinė aplinka, maisto perdirbimo įranga ar medicinos reikmenys, kai medžiagai, kuri liečiasi su produktų srautais, reikalingas atsparumas korozijai - 20CrMnTi neturi būdingos apsaugos nuo rūdžių.
Nerūdijantis plienas (304/316) - Atsparumas korozijai
Iš anksto išspręskime paplitusią klaidingą nuomonę: nerūdijančio plieno pavaros nėra geresnės pavaros. Tai yra tinkama pavara konkrečiai problemai - korozinei aplinkai - ir netinkamos pavaros beveik visoms kitoms.
304 prieš. 316: skirtumo supratimas
Abi rūšys yra austenitiniai nerūdijantys plienai, o tai reiškia, kad jų atsparumas korozijai atsiranda dėl chromo, sudarančio ant paviršiaus pasyvų oksido sluoksnį. Pagrindinis skirtumas tarp dviejų rūšių yra molibdenas: 316 sudėtyje yra 2–3 % molibdeno, o tai labai padidina atsparumą chloro duobėms ir plyšių korozijai. Zhygear - atakos tipas, kuris vyksta sūriame vandenyje, jūros aplinkoje ir cheminio apdorojimo srautuose. 304 gerai atlaiko bendrą drėgmę ir nedidelį pramoninį poveikį. Jei paveikslėlyje yra chloridų, 316 yra teisingas pasirinkimas.
Kodėl nerūdijantis plienas neveikia kaip pavarų dėžės medžiaga
Štai ko dauguma specifikacijų lapų jums nepasako: 304 ir 316 yra austenitinės klasės, o tai reiškia, kad jų negalima sukietinti įprastu terminiu apdorojimu. Nėra karbonizavimo kelio, gesinimo-ir-atšilimo ciklo, kuris reikšmingai padidina jų paviršiaus kietumą. Praktiškai nerūdijančio plieno krumpliaračiai veikia daug mažesniu kietumo lygiu, kuris pasiekiamas naudojant 20CrMnTi arba net 45 plieną po gesinimo -, o tai tiesiogiai reiškia mažesnį atsparumą dilimui, didesnį jautrumą paviršiaus nuovargiui ir praktiškas tikslumo ribas, atitinkančias 7 ISO klasę.
Apdirbamumas padidina sąnaudų problemą. Abi rūšys greitai sukietėja-pjaunant, pagreitina įrankių nusidėvėjimą ir reikalauja lėtesnio padavimo greičio. Gatavų detalių kaina yra žymiai didesnė nei legiruoto plieno lygiavertės geometrijos - ne todėl, kad pati medžiaga yra žymiai brangesnė, o todėl, kad apdirbimo procesas reikalauja daugiau pastangų.
Kai nerūdijantis plienas yra teisingas atsakymas
Maisto perdirbimo įrangoje, medicinos prietaisuose, laivų pavarose ir cheminių medžiagų tvarkymo sistemose pavarų medžiagų klausimas nėra susijęs su našumo optimizavimu -, o apie atitiktį reikalavimams, užteršimo riziką ir korozijos{1}}sukeliamą gedimą. Tokiais atvejais nerūdijantis plienas nėra viena iš kelių. Tai vienintelis perspektyvus variantas.
Naudokite 304 bendrai higieninei ir silpnai korozinei aplinkai. Nurodykite 316, kur chlorido poveikis, rūgštinis plovimas ar sąlytis su sūriu vandeniu yra darbo realybės dalis.
Geriausiai tinka:Maisto perdirbimo mašinos, farmacinė įranga, jūrinės aplinkos pavaros, chemijos gamyklų konvejeriai ir bet koks pritaikymas, kai sąlytis su produktų srautais ar agresyviomis valymo priemonėmis yra atsparumas korozijai, dėl kurio negalima -sutarti.
Netinka:Didelio-ciklo tikslios pavaros, robotų pavaros, didelės-apkrovos transmisijos arba bet koks pritaikymas, kur dantų atsparumas dilimui ir ilgas nuovargio eksploatavimo laikas veikiant sąlyčio įtempiams yra pagrindiniai konstrukcijos apribojimai. Jei jūsų programa nėra susijusi su tikra korozijos grėsme, nerūdijantis plienas padidina išlaidas ir sumažina našumą -.
45 plienas vs 20CrMnTi vs nerūdijantis plienas
Trys aukščiau pateikti skyriai apima kiekvienos medžiagos motyvus. Jei jums reikia greitos nuorodos - arba norite kuo nors pasidalyti su savo komanda prieš užbaigdami specifikaciją -, šioje lentelėje apibendrinami pagrindiniai sprendimo veiksniai vienoje vietoje.
|
45 Plienas |
20CrMnTi |
Nerūdijantis 304/316 |
|
|
Kietumas (po HT) |
HRC 28-35 |
HRC 58-62 |
HRC 20-28 |
|
Pasiekiamas tikslumas |
ISO klasė 7-8 |
ISO 5-6 klasė |
ISO 7 laipsnis |
|
Terminis apdorojimas |
Gesinti ir temperuoti |
Karbiuravimas ir gesinimas |
Negrūdinama |
|
Atsparumas dilimui |
Vidutinis |
Aukštas |
Žemas-Vidutinis |
|
Atsparumas korozijai |
Žemas |
Žemas |
Aukštas |
|
Apdirbamumas |
Puikiai |
Gerai |
Sunku |
|
Santykinė kaina |
Žemas |
Vidutinis |
Vidutinis{0}}Aukštas |
|
Tipinės programos |
Konvejeriai, žemės ūkio pavaros, bendrosios pramonės |
Planetiniai reduktoriai, robotų jungtys, automatinės transmisijos |
Maisto perdirbimas, medicinos, jūrų, chemijos |
|
Kada vengti |
Didelio-tikslumo arba didelio{1}}ciklo važiavimai |
ėsdinanti arba{0}}susiliečianti su maistu aplinka |
Visur, kur nusidėvėjimas yra pagrindinis rūpestis |
Kitos pavarų medžiagos, kurias verta žinoti
Aukščiau pateiktos trys medžiagos tinka daugeliui pramoninių pavarų pritaikymo būdų. Tačiau verta trumpai paminėti dvi papildomas kategorijas.
42CrMo
Kai apkrova viršija tai, ką gali atlaikyti 20CrMnTi, 42CrMo paprastai yra kitas žingsnis. Šis chromo-molibdeno lydinio plienas pasižymi didesniu atsparumu tempimui ir puikiu grūdinimu, todėl jis yra tinkamiausia medžiaga kasybos įrangos didelėms-modulinėms pavaroms, sunkioms-pavarų dėžėms ir didelio sukimo momento pramoninėms pavaroms. Tai nėra bendros paskirties -patobulinimas -, dėl papildomo stiprumo atsiranda didesni apdirbimo sunkumai ir didesnė kaina -, bet tikrai sudėtingomis apkrovos sąlygomis tai tinkamas kvietimas.
Inžinerinis plastikas (POM / nailonas / PEEK)
Lengvai{0}}apkrovai, mažam-triukšmui ar be tepimo-naudojimo inžineriniai plastikai yra patraukli alternatyva visiškai metalinėms pavaroms. POM (Delrin) užtikrina gerą matmenų stabilumą ir mažą trintį biuro automatizavimui ir vartotojų įrenginiams. Nailonas sugeria smūgius ir veikia tyliai{5}}mažu greičiu. PEEK susidoroja su aukšta temperatūra ir cheminiu poveikiu, kai sugenda standartinis plastikas. Nė vienas iš jų neprilygsta plienui pagal keliamąją galią -, bet tinkamame kontekste to nereikia.
Kaip pranešti apie savo medžiagų poreikius
Nereikia užbaigti medžiagos prieš susisiekiant. Tiesą sakant, jei vis dar sveriate parinktis, tai yra būtent tinkamas etapas, kad galėtume įtraukti mus.
Kai pateikiate brėžinį arba RFQ, tiesiog pasakykite mums darbo sąlygas, kurios yra svarbiausios jūsų paraiškai:
Krovinio tipas ir dydis - nuolatinis, smūginis ar cikliškas? Lengvas, vidutinis ar sunkus?
Veikimo greičio - mažo greičio{1}}pavarų ir didelio-greičių velenų paviršiaus nuovargio profiliai labai skiriasi
Aplinka - standartinė pramoninė, drėgna, ėsdinanti,-susiliečianti su maistu ar aukšta{2}}temperatūra?
Tikslumo reikalavimas -, ar turite tikslinį ISO klasę, ar turite atstumo / perdavimo klaidų toleranciją?
Apimtis ir biudžetas - medžiagų pasirinkimas dažnai keičiasi pasikeitus gamybos kiekiui
Turėdama šią informaciją, mūsų inžinierių komanda gali rekomenduoti tinkamiausią krumpliaračio plieno medžiagą - ir pažymėti, jei terminio apdorojimo arba apdailos procesas, nurodytas jūsų specifikacijoje, padidina nereikalingas išlaidas jūsų faktiniam naudojimui.
Jei jūsų brėžinyje jau nurodyta medžiaga, mes ją pritaikysime. Jei parašyta „arba lygiavertis“, mes jums pasakysime, ką ekvivalentas reiškia praktiškai.
Nežinote, kuri medžiaga tinka jūsų pritaikymui?
Kaip profesionalastiksliųjų pavarų gamintojas, galime pasiūlyti profesionalų ir patikimą medžiagų pasirinkimą. Nesvarbu, ar dirbate pagal baigtą brėžinį, ar dar tik pradedate projektavimo stadiją, mūsų komanda gali peržiūrėti jūsų reikalavimus ir rekomenduoti tinkamą medžiagą, terminio apdorojimo būdą ir tikslumo klasę jūsų konkrečiam pritaikymui -, nepersistengdama ir nenukirsdama kampų.
Atsiųskite mums savo brėžinį arba apibūdinkite savo paraišką - grįšime su medžiagų rekomendacija ir apdirbimo planu.
DUK
Kl.: ar 45 plieną galima naudoti{1}}labai tikslioms pavaroms?
A: 45 plieną galima apdirbti iki griežtų leistinų nuokrypių, tačiau dėl terminio apdorojimo prarandamas tikslumas. Apdorojant gesinimo-ir-temperatūrą, atsiranda terminis iškraipymas, dėl kurio baigtos pavaros tikslumas ribojamas iki maždaug 7–8 ISO laipsnio standartinėmis proceso sąlygomis.
Kl.: Kas yra 20CrMnTi ekvivalentas AISI arba DIN standartuose?
A: 20CrMnTi dažniausiai lyginamas su SAE 8620 Amerikos sistemoje ir 20MnCr5 pagal DIN/EN standartus. Tačiau jie nėra tikslūs pakaitalai: lydinio sudėties santykiai skiriasi, o šerdies mechaninės savybės po terminio apdorojimo skirtinguose standartuose skiriasi. Jei jūsų brėžinyje nurodytas SAE 8620 arba 20MnCr5, o jūs perkate iš Kinijos gamintojo, 20CrMnTi yra tinkamas pagrindas diskusijoms, tačiau rekomenduojama patvirtinti mechaninių savybių lygiavertiškumą jūsų konkrečiai programai.
K: Ar nerūdijantis plienas yra stipresnis nei legiruotasis krumpliaračių plienas?
A: Ne - ir tai yra vienas iš labiausiai paplitusių klaidingų supratimų renkantis įrangos medžiagą. 304 ir 316 klasės nerūdijantis plienas yra austenitiniai lydiniai, o tai reiškia, kad jų negalima sukietinti termiškai apdorojant. Jų paviršiaus kietumas paprastai yra HRC 20–28 diapazone, žymiai mažesnis nei 20CrMnTi esant HRC 58–62 arba net 45 plieno po grūdinimo esant HRC 28–35. Nerūdijančio plieno pranašumas yra atsparumas korozijai, o ne mechaninis stiprumas. Nurodykite jį tik tada, kai to tikrai reikalauja veiklos aplinka.
Kl .: Kokia pavarų medžiaga yra geriausia maisto perdirbimo įrangai?
A. Maisto perdirbimo reikmėms nerūdijantis plienas 316 yra standartinis pasirinkimas, kai krumpliaračiai tiesiogiai arba netiesiogiai - liečiasi su maisto produktais, plovimo skysčiais arba higienos zonomis.
Kl .: Kaip terminis apdorojimas veikia pavaros medžiagos pasirinkimą?
A: Terminis apdorojimas nėra baigiamasis žingsnis -, tai yra pagrindinė medžiagos pasirinkimo sprendimo dalis. Skirtingiems krumpliaračių plienams reikalingi skirtingi terminio apdorojimo būdai, kurių kiekvienas turi skirtingą poveikį pasiekiamam kietumui, matmenų stabilumui ir proceso sąnaudoms.