Mi a sebességváltó-kovácsolás gyártási folyamata?

A gyártási folyamat a sebességváltó kovácsolás hat fő szakaszt követ: tuskóvágás és hevítés, durva kovácsolás, hőkezelés, durva megmunkálás, precíziós befejező megmunkálás és végső ellenőrzés. A kovácsolt sebességváltó-alkatrészek általában olyan szemcseáramlási mintákat érnek el, amelyek követik az alkatrész kontúrját , amely jelentősen javítja a fáradásállóságot a közvetlenül öntvény- vagy rúdanyagból megmunkált alkatrészekhez képest. Ez a szemcsebeigazítás az egyik elsődleges oka annak, hogy a kovácsolást előnyben részesítik az öntéssel szemben a tengeri, ipari és kikötői gépekben használt, nagy terhelésű sebességváltó-alkatrészek esetében.

Ennek a folyamatnak minden egyes szakasza közvetlenül befolyásolja az utolsó alkatrész mechanikai tulajdonságait, és egyetlen lépés kihagyása vagy siettetése, különösen a hőkezelés, veszélyeztetheti a sebességváltó alkatrészének szilárdságát és tartósságát, amelyre szüksége van ahhoz, hogy üzem közben elviselje a tartós nyomatékot és a ciklikus terhelést.

Nyersanyag kiválasztása és tuskó készítés

A folyamat a megfelelő acélminőség kiválasztásával kezdődik a sebességváltó alkalmazása alapján, jellemzően ötvözött acélok, például 42CrMo4 vagy hasonló minőségek, amelyeket a hőkezelés után szilárdságuk és szívósságuk alapján választanak ki. A nyers tuskót ultrahangos vizsgálattal megvizsgálják belső hibák szempontjából, mielőtt az adott kovácsoláshoz megfelelő hosszúságúra vágnák.

Főbb ellenőrzések az anyag előkészítése során

• A kémiai összetétel ellenőrzése a megadott acélminőség szerint
• Ultrahangos vizsgálat a belső üregek vagy zárványok kimutatására kovácsolás előtt
• Precíz tuskóvágás az anyagpazarlás minimalizálása érdekében a kovácsolási lépés során

Ebben a szakaszban a nyers tuskó bármely belső hibája átkerül a kész kovácsolásba, ezért ezt az ellenőrzési lépést a legtöbb kovácsoló üzemben kötelező minőségbiztosításként kezelik, nem pedig opcionális ellenőrzésként az ISO 9001 minőségirányítási gyakorlatot követve.

Fűtés és kovácsolás

A tuskót egy kemencében egy meghatározott kovácsolási hőmérsékleti tartományra hevítik, jellemzően 1100 és 1250 Celsius fok közötti hőmérsékletre ötvözött acél hajtómű-alkatrészek esetén, az alkalmazott acél pontos minőségétől függően. Ezen a hőmérsékleten a fém elég képlékenysé válik ahhoz, hogy repedés nélkül formálható legyen, miközben még mindig elég hideg ahhoz, hogy elkerülje a túlzott szemcsenövekedést.

A sebességváltó-alkatrészekhez használt általános kovácsolási módszerek

A zárt sajtolószerszám-kovácsolás során a felmelegített tuskó a durva alkatrész geometriájának megfelelően kialakított szerszámok közé préselődik, ami arra kényszeríti a fém belső szemcseszerkezetét, hogy az alkatrész kontúrja mentén folyjon, nem pedig átvágásra, ami a kovácsolt alkatrészek ismertebb kifáradási szilárdságának mechanikai alapja.

Hőkezelés az erő és szívósság érdekében

A kovácsolás után az alkatrész ellenőrzött hőkezelésen esik át a szükséges keménység és szívósság egyensúlyának elérése érdekében. Ez jellemzően normalizálást foglal magában a szemcseszerkezet finomítása érdekében, majd hűtést és temperálást, hogy elérjük a sebességváltó alkalmazásához meghatározott cél mechanikai tulajdonságokat.

Tipikus hőkezelési sorrend

1. Normalizálás a kovácsolási folyamatból származó belső feszültségek enyhítésére
2. Hűtés olajban vagy vízben a kívánt keménységi szint eléréséhez
3. Edzés a ridegség csökkentésére az erő megőrzése mellett
4. Keménységvizsgálat annak igazolására, hogy az alkatrész megfelel-e a specifikációnak, általában 220 és 280 HB között a sebességváltó kovácsolásakor

Ennek a fokozatnak a helyes beállítása kritikus, mivel a nem megfelelő oltás repedést vagy túlzott maradó feszültséget okozhat, míg a nem megfelelő temperálás az alkatrészt túl törékennyé teszi a sebességváltó működésére jellemző ciklikus terhelési feltételekhez.

Durva megmunkálás és feszültségoldás

A hőkezelést követően a kovácsolás durva megmunkálásra kerül, ahol a felesleges anyagot eltávolítják, hogy az alkatrész közelebb kerüljön a végső méreteihez, miközben hagyja a végső megmunkálást. Ez a lépés gyakran egy további feszültségmentesítő kezelést is tartalmaz, ha jelentős anyagot távolítottak el, mivel maga a megmunkálás is új belső feszültségeket okozhat.

Megfelelő megmunkálási ráhagyás, jellemzően 3-5 mm a kritikus felületeken , biztosítja, hogy a hőkezelésből adódó felületi dekarbonizáció teljes mértékben eltávolítható legyen a végső megmunkálás során, megőrizve az anyag tervezett keménységét egészen a végső felületig.

Precíziós megmunkálás

A befejező megmunkálás a hajtómű kovácsolását a végső mérettűrésig hozza, beleértve a fogaskerék fogak vágását, ahol lehetséges, a csapágyülés simítását és a tengelycsap köszörülését. Ebben a szakaszban általában CNC megmunkáló központokat használnak, hogy elérjék azokat a szűk tűréseket, amelyeket a hajtómű alkatrészei megkövetelnek a megfelelő hálózáshoz és csapágy illeszkedéshez.

A kritikus méretek ellenőrzése a befejező megmunkálás során

• Furatátmérők és gömbölyűségek a csapágyülési felületekhez
• A fogaskerék fogprofiljának pontossága a megfelelő hálóhoz az illeszkedő alkatrészekhez
• Felületi minőség teherhordó érintkező felületeken
• Teljes koncentricitás a forgó tengelyek között

Gyártók gyártók sebességváltó kovácsolás , mint például az Ace Process által a hajók és kikötői gépek számára gyártott termékek, ebben a szakaszban precíziós CNC-berendezésekre támaszkodnak, hogy betartsák a nagy terhelésű tengeri sebességváltó-szerelvényekhez megfelelő tűréseket.

Végső ellenőrzés és minőségellenőrzés

Mielőtt a sebességváltó-kovácsolás elhagyja a gyárat, egy teljes ellenőrzésen esik át, hogy megbizonyosodjon a méretpontosságról és a belső anyag sértetlenségéről. Ez általában magában foglalja a méretellenőrzést a műszaki rajz alapján, a keménység ellenőrzését és a roncsolásmentes vizsgálatot a belső repedések vagy üregek hiányának igazolására.

Csak azokat az alkatrészeket adják ki, amelyek megfelelnek ennek az ellenőrzési folyamatnak minden szakaszában, mivel a hajtómű alkatrészei tartós ciklikus terhelés alatt működnek, ahol még egy kis belső hiba is idő előtti kifáradáshoz vezethet.

Miért jobb a kovácsolás a sebességváltó-alkatrészek öntésénél?

Az öntött hajtómű-alkatrészek gyorsabban és alacsonyabb kezdeti költséggel állíthatók elő, de általában nem érik el a megfelelően kovácsolt alkatrész fáradási szilárdságát. Az öntés véletlenszerűbb belső szemcseszerkezetet hoz létre, míg a kovácsolás a szemcseáramlást a munka közben tapasztalható igénybevételi útvonalak mentén igazítja.

A tengeri és kikötői gépek sebességváltó-alkalmazásainál, ahol az alkatrészek állandó nyomatékváltással és nagy ciklikus terheléssel szembesülnek, ez a kifáradási élettartam-különbség a kovácsolt alkatrészeket standard választássá teszi a kritikus hajtáslánc-alkatrészek számára, még magasabb előzetes gyártási költségek mellett is.