Jakie są procesy produkcyjne półfabrykatów przekładni? Odlewanie vs. kucie vs. obróbka skrawaniem

Górna granica jakości produktów przekładniowych zależy od podłoża materiałowego. Nawet jeśli masz najlepszy projekt profilu zębów lub najbardziej zaawansowane rozwiązanie w zakresie obróbki cieplnej, jeśli w podstawowym procesie produkcyjnym półwyrobów przekładni występują defekty, Twoje koła zębate nie będą działać przez długi czas.

Półfabrykaty przekładni są czynnikami decydującymi o integralności strukturalnej, trwałości zmęczeniowej i kosztach produkcji końcowych komponentów. Wybranie niewłaściwego procesu produkcyjnego może spowodować katastrofalne uszkodzenie przekładni podczas-pracy na miejscu lub zwiększyć koszty konserwacji w procesie produkcyjnym.

Jak zatem wybrać proces produkcyjny? Czy wybrać odlewanie, kucie czy bezpośrednią obróbkę z półproduktów?

Odlewanie to jedna z najstarszych technik obróbki metali opanowana przez człowieka i w przypadku konkretnych zastosowań pozostaje wysoce konkurencyjnaproces produkcji półwyrobów przekładni. Zasadą jest wtryskiwanie stopionego metalu do wnęki formy, określając w ten sposób kształt półwyrobu.

Rzemiosło i materiały
W dziedzinie przekładni zwykle mamy na myśli odlewy piaskowe lub odlewy metodą traconą, a powszechnie stosowanymi materiałami są żeliwo szare, żeliwo sferoidalne lub staliwo. Po ochłodzeniu i zestaleniu roztopionego metalu przyjmuje on kształt zgodny z formą.

zalety i wady
Największą zaletą odlewu jest stopień swobody kształtu geometrycznego. Jeśli projektujesz gigantyczne przekładnie do górniczych młynów kulowych lub układów napędowych statków, - te o średnicach kilku metrów, - odlewanie jest często jedynym możliwym rozwiązaniem. Pozwala na bezpośrednie odlewanie skomplikowanych konstrukcji takich jak szprychy i otwory redukujące wagę w blanku, dzięki czemu znacznie zmniejsza się ilość usuwanego materiału w przyszłości.

Jednak casting ma swoje nieodłączne słabości. Proces krzepnięcia może łatwo doprowadzić do wad wewnętrznych, takich jakporowatość i wgłębienia skurczowe. Ponadto struktura ziarnowa odlewów jest zwykle losowa i gruboziarnista. Oznacza to, że w porównaniu do odkuwek, wytrzymałość na rozciąganie i udarność kół zębatych odlewanych jest z reguły niższa.

Stosowane scenariusze to zazwyczaj-duże koła zębate, niezwykle złożone struktury geometryczne, zastosowania o niskich i średnich naprężeniach oraz sytuacje, które wymagają doskonałej absorpcji wstrząsów przez żeliwo.

Uwaga:Uważaj na wewnętrzne wady ukryte, które zostaną ujawnione dopiero po rozpoczęciu obróbki skrawania kół zębatych.

Kiedy wysoka nośność-, odporność na uderzenia i długa trwałość zmęczeniowa stają się bezkompromisowymi wymaganiami,kucieto niewątpliwie doskonały proces produkcji półwyrobów przekładni. Kucie polega na podgrzewaniu kęsa metalu i wywieraniu ogromnego nacisku za pomocą gigantycznego młotka lub prasy, aby spowodować odkształcenie plastyczne.

Tajna broń:Przepływ ziarna
Dlaczego kute koła zębate są mocniejsze niż koła zębate odlewane lub wycinane? Odpowiedź kryje się wprzepływ ziaren metalu.
Wyobraź sobie drewno. Łupanie drewna wzdłuż jego tekstury jest znacznie łatwiejsze niż cięcie go poziomo. Metale mają również podobne „tekstury” lub struktury włókniste.

W castingu: nie ma linii opływowych, konstrukcja jest izotropowa, ale stosunkowo luźna.
Cięcie:Odcięto opływ, a odsłonięte końce włókien mogą stać się punktem wyjścia pęknięć.
W kuciuodkształcenie plastyczne zmusza linie przepływu metalu do podążania za konturem półwyrobu.

Ta ciągła metalowa linia tworzy „szkielet” wewnątrz części zgodny z kierunkiem siły działającej na przekładnię, znacznie poprawiając wytrzymałość zmęczeniową i odporność na uderzenia.

Dwie główne formy

Kucie matrycowe otwarte:Stosowany do większych i prostszych wykrojów. Może skutecznie zagęścić środek wlewka stalowego i zamknąć pory wewnętrzne.
Kucie w matrycy zamkniętej:Jest to najpopularniejszy proces produkcji półwyrobów przekładni samochodowych i przemysłowych. Metal jest wtłaczany do precyzyjnych form w celu wytworzenia półfabrykatów „prawie siatkowych” przy minimalnej późniejszej obróbce.

Względy ekonomiczne
Kucie wymaga drogich form i ciężkiego sprzętu. Jeśli jest to pojedynczy prototyp, nie jest to-opłacalne. Jednak w przypadku partii powyżej 1000 sztuk kucie jest często najtańszą opcją ze względu na minimalne straty surowców i znacznie skrócony czas przetwarzania. Nadaje się do skrzyń biegów samochodowych, lotniczych,-przekładni przemysłowych do ciężkich zastosowań i produkcji-na dużą skalę.

Trzecim powszechnym procesem produkcji półfabrykatów przekładni jest cięcie bezpośrednio z pręta. Tutaj wybierasz solidną okrągłą stal (taką jak stal 45 #, 42CrMo, 20CrMnTi itp.) i używasz tokarki CNC lub piły, aby przyciąć ją do rozmiaru półwyrobu przekładni.

Ścieżka z najmniejszym oporem
Jest to proces „redukcji materiału”. Trzymasz większy kawałek materiału i odcinasz wszystkie części, które nie wyglądają jak koła zębate.

Największą zaletą jest tutaj zwinność. Na wykonanie form odlewniczych czy kuźniczych nie trzeba czekać 8 tygodni. Już dziś możesz zamówić pręt stalowy, a jutro otrzymać przetworzone koło zębate. W przypadku prototypowania, wymiany części zamiennych lub produkcji małych partii (np. od 10 do 50 sztuk) jest to zwykle preferowana metoda domyślna.

Kompromis w inżynierii
Wadą jest wydajność strukturalna. Jak wspomniano wcześniej, obracając koła zębate z pręta, zakłócasz linie przepływu włókien w materiale. Wycinając podłużną teksturę materiału walcowanego pręta, odsłoniłeś końce ziaren na powierzchni zęba koła zębatego.

Chociaż jakość nowoczesnej stali jest wystarczająco wysoka, aby metoda ta była akceptowalna w wielu ogólnych zastosowaniach, trwałość zmęczeniowa ciętych kół zębatych jest zwykle niższa niż w przypadku kutych kół zębatych wykonanych z tego samego materiału i rozmiaru.

Ponadto stopień wykorzystania materiału w tym procesie produkcji półwyrobów przekładni jest najniższy. Jeśli chcesz obrobić dużą przekładnię z piastą koła, większość drogiej stali stopowej zamienisz na wióry (odpad), co bezpośrednio zwiększy koszt materiału w przeliczeniu na sztukę.

Jego zaletą jest brak konieczności uiszczania opłat za formy (NRE), a cykl dostaw jest bardzo szybki. Nadaje się do maszyn prototypowych, prób w małych partiach, części do napraw awaryjnych i przekładni przy lekkich i średnich obciążeniach.

Aby pomóc Ci w intuicyjnym zrozumieniu różnic, Hansheng porównał razem te trzy procesy produkcji półfabrykatów przekładni.

 

 

 

 

 

Próg rentowności „kosztu w porównaniu z wydajnością”
Jednym z najważniejszych czynników przy wyborze procesu produkcji półwyrobów przekładni jest „krzywa plastyczności”.

Jeśli potrzebujesz 10 biegów, odpowiednim wyborem będzie cięcie prętów. Chociaż straty materiału są znaczne, całkowity koszt jest nadal niższy niż koszt otwarcia zestawu form do kucia (który może sięgać dziesiątek tysięcy juanów).

Jeśli potrzebujesz 5000 kół zębatych, kucie jest niekwestionowanym zwycięzcą. Początkowy koszt formy rozkłada się na tysiące części, a wzrost kosztu pojedynczej sztuki jest minimalny. Jednocześnie oszczędność surowców i skrócenie czasu obróbki (ponieważ półfabrykat jest formowany prawie netto) przyniosą ogromne marże zysku.

Firma Hansheng udostępnia listę kontrolną dotyczącą procesu produkcji półwyrobów przekładni.

Oceń obciążenie i współczynnik bezpieczeństwa
W jakim scenariuszu używany jest ten sprzęt? Jeśli zastosowanie obejmuje obciążenia udarowe, naprężenia cykliczne lub funkcje krytyczne dla bezpieczeństwa, wówczas można zwrócić szczególną uwagę na odlew.

Analizuj kształty geometryczne
Czy koła zębate mają duże płyty brzuszne, skomplikowane otwory redukujące wagę lub zintegrowane muszle? Jeśli kształt jest zbyt skomplikowany, aby go wykuć lub toczenie powoduje zbyt duże marnotrawstwo materiałów, jedynym rozwiązaniem geometrycznym może być odlewanie.

Oblicz całkowity koszt posiadania (TCO)
Nie patrz tylko na wycenę surowca, spójrz na koszt gotowego produktu.
Półfabrykaty odlewnicze mogą być tanie w zakupie, ale jeśli występują twarde miejsca (zimne strefy), nie jest to przyjazne dla rekwizytów CNC i zwiększa koszty obróbki.
Chociaż półfabrykaty do kucia wymagają wysokich inwestycji początkowych, ich stała gładkość powierzchni i charakterystyka pozbawiona defektów mogą przyspieszyć prędkość obróbki obwiedniowej i szlifowania kół zębatych, skracając w ten sposób czas cyklu całego procesu produkcyjnego półwyrobów przekładni.

Rozważ wpływ obróbki cieplnej
Materiały kute mają zazwyczaj gęstszą i bardziej jednolitą strukturę, dzięki czemu ich reakcje na obróbkę cieplną, taką jak nawęglanie i azotowanie, są bardziej przewidywalne. Odlewy czasami ulegają nieprzewidywalnym odkształceniom podczas hartowania z powodu wewnętrznych niespójności.

Bazując na rozległym doświadczeniu firmy Hansheng, sugerujemy, że nie ma absolutnie „najlepszego” procesu produkcji półfabrykatów przekładni, a jedynie proces, który najlepiej spełnia standardy wydajności, budżetu i wydajności Twojego projektu.

Odlew:do bardzo dużych i złożonych struktur geometrycznych.
Kucie:Dla krytycznej wydajności, trwałości i masowej produkcji.
Cięcie prętów:ze względu na szybkość, elastyczność i zamówienia w małych partiach.

Hansheng to profesjonalny producent przekładni, który dostarcza-kompleksowe rozwiązania w zakresie precyzyjnych przekładni. Jeśli masz jakiekolwiek potrzeby związane ze sprzętem, natychmiast skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów lub odwiedź naszą stronę dotyczącą możliwości produkcji sprzętu, aby przeglądać. Możemy zapewnić kompleksową analizę projektu pod kątem wykonalności (DFM) i szczegółowe porównania kosztów, aby pomóc Ci zoptymalizować projekt przekładni. Budujmy razem trwałe produkty.

Czy wszystkie koła zębate można kuć?
Nie. Kucie ma ograniczenia dotyczące kształtu. Jeżeli koła zębate mają bardzo złożone wnęki wewnętrzne, podcięcia lub wyjątkowo duże średnice (np. koła zębate morskie przekraczające 2-3 metry), kucie może być technicznie niepraktyczne lub kosztowne. W tym przypadku odlewanie jest zwykle lepszym wyborem w procesie produkcji półwyrobów przekładni.

Jaki jest konkretny wpływ „metalowego usprawnienia” na żywotność przekładni?
Wpływ jest znaczący. Z danych branżowych, które odkryliśmy, wynika, że ​​przy tych samych warunkach materiału i obróbki cieplnej kute koła zębate z ciągłymi liniami przepływu metalu mają zazwyczaj o 20% do 30% wyższą wytrzymałość zmęczeniową niż koła zębate obrabiane metodą skrawania. W przypadku przekładni, które wytrzymują duże obciążenia udarowe, często decyduje to o żywotności przekładni.

Jaki jest najszybszy proces, jeśli pilnie potrzebuję sprzętu zamiennego?
Obróbka z pręta. Nie musisz czekać na produkcję formy (co zwykle trwa 4-8 tygodni). Wykorzystując zapasy stali okrągłej, wykwalifikowane warsztaty obróbcze mogą wyprodukować dla Ciebie awaryjne części zamienne w ciągu 24–48 godzin. Chociaż jest nieco słabszy od odkuwek, jest najszybszym rozwiązaniem problemu wyłączania.

Który proces jest najbardziej odpowiedni dla dużych przekładni ślimakowych z brązu?
W przypadku przekładni ślimakowych z brązu preferowanym procesem jest zwykle odlewanie odśrodkowe.
Chociaż brąz można również kuć, odlewanie odśrodkowe zapewnia doskonałą gęstość materiału i odporność na zużycie, a także jest bardzo-ekonomiczne, co czyni go standardowym procesem produkcji półwyrobów przekładni w przypadku dużych kół zębatych-z metali nieżelaznych.

ANSI/AGMA 2001-D04 (potwierdzony w 2016 r.)

Podstawowe współczynniki oceny i metody obliczeń dla zębów przekładni ewolwentowej i śrubowej.

ISO 6336-5:2016

Obliczanie nośności kół zębatych czołowych i śrubowych - Część 5: Wytrzymałość i jakość materiałów.

AGMA 923-B05

Specyfikacje metalurgiczne dla przekładni stalowych.

Podręcznik Dudleya dotyczący projektowania i produkcji praktycznego sprzętu (wydanie 4)

Stephen P. Radzevich, CRC Press.