У области индустријске аутоматизације и преноса снаге, квалитет зупчаника се одлучује много пре него што се први зуб сече. Интеракција материјала и машинске обраде одређује коначну ефикасност зупчаника, буку, носивост и животни век.
Када је у питању дизајн аутоматизованих машина и прецизних инструмената, постоји танка линија по којој инжењери морају да ходају између механичке функционалности и приступачних трошкова производње. Овај водич говори о најважнијим факторима за избор материјала зупчаника и објашњава како иновација у машинској обради зупчаника узима сирови зупчаник и претвара га у компоненту преноса високе прецизности
Зашто је избор материјала битан
Квар зупчаника ретко је узрокован само једним фактором. Обично је то комбинација хабања, удубљења или замора. Материјал је основна отпорност на напрезања. У Хансхенг Аутоматиону смо научили из искуства да материјал никада не треба бирати без узимања у обзир крајњег процеса машинске обраде зупчаника, јер то може резултирати прекомјерним инжењерингом (прескупо) или ниским перформансама (пропасти прерано).
Кључна својства материјала за зупчанике:
• Затезна чврстоћа и чврстоћа течења: Да се одупре ломљењу зуба при великим оптерећењима.
• Површинска тврдоћа: Да би се минимизирало абразивно хабање и удубљење.
• Дуктилност и жилавост: Да апсорбује ударна оптерећења без катастрофалног квара.
• Обрадивост: Лакоћа са којом се материјал може сећи уз одржавање чврстих толеранција (нпр. 0,01 мм).
Дубоко зароните у материјале металне опреме
Већина индустријских зупчаника је искована од гвоздених или-обојених метала. Оба имају свој профил и погодни су за различите врсте апликација за аутоматизацију.
Угљенични челици (С45Ц / АИСИ 1045)
С45Ц је средњи-челик „радна коњица“ у индустрији зупчаника. Његова својства обезбеђују равнотежу између снаге и обрадивости.
Особине: Веома добар одговор на термичку обраду (индукцијско очвршћавање). Добро очвршћавање површине са чврстим језгром.
Својства машинске обраде: Погодно за брушење и обликовање зупчаника. Омогућава стабилну производњу цилиндричних и косих зупчаника у распону величина од 0,5 до 9,99 модула.
Примене: Општа, индустријска обрада, погони транспортера. Пренос мале до средње снаге
Легирани челици (40Цр / АИСИ 5140 и 20ЦрМнТи)
Да би се превазишла ограничења „стандардног“ угљеничног челика, потребан је материјал који нуди бољу дубину{0}}карактеристике каљења уз бољу жилавост.
40Цр: Обично се користи у областима са високим обртним моментом. Нуди већу отпорност на замор и користи се нпр. за осовине зупчаника аутомобила.
20ЦрМнТи: Један од најбољих степена карбуризације. Спољно „кућиште“ може бити изузетно тврдо док се задржава прекидни отпор језгра.
Увид у машинску обраду: Захтева добре машине за сечење зупчаника као што је Касхифуји КПС30, јер је процес љуштења или брушења рестриктивнији са повећањем жилавости.
Нерђајући челик (СУС303, СУС304, СУС440Ц)
За хигијенске или отпорне на корозију апликације, као што су медицински инструменти или прерада хране, потребан је нерђајући челик.
СУС304/316: Веома добра отпорност на корозију. Радно очвршћавање значи да је материјал тешко обрађивати.
СУС440Ц: Високо-угљенични нерђајући челик који може да се очврсне до 690 ХРЦ. Савршено за прецизне зупчанике у врхунским-инструментима за анализу, нпр. ХПЛЦ или спектрометрима.
Примене: Прецизни лабораторијски инструменти, опрема за хемијску обраду и аутоматизација на отвореном.
Обојени метали (месинг, бронза и алуминијум)
Бронза: Обично се користи за пужне зупчанике јер има низак коефицијент трења када се користи са челиком
Алуминијум (7075-Т6): Користи се у роботици или ваздухопловству где је смањење масе једнако важно као и снага. Чврсто анодизирани премаз се често наноси на алуминијумске зупчанике како би се обезбедила површинска тврдоћа.
Високо{0}}прецизна обрада зупчаника: претварање материјала у перформансе
Имате само половину конкуренције да победите. Морате ускладити процес обраде зупчаника са материјалом.
Скијање зупчаника: најсавременија обрада зупчаника
Старо{0}}обликовање је споро и одузима вам време. Техника љуштења зупчаника је трансформисала производњу унутрашњих и спољашњих зупчаника. Користећи континуирано сечење, љуштење може да произведе бољу завршну обраду површине са већом ефикасношћу обраде. За посебне унутрашње прстенасте зупчанике, љуштење може бити једини начин да се очува толеранција од 0,01 мм на низу високих студија.
Хоббинг анд Геар Хоббинг анд Геар
• Хоббинг зупчаника је и даље најбржа техника за спољашње оструге и спирале. Алат и радни предмет се ротирају синхроно.
• Обликовање зупчаника има јединствен процес. Користи се само за зупчанике са ограничењима кластера или унутрашњим шиљцима где алат за хоббинг не може да се окреће. Такође се користи када је потребно да зупчате сложене профиле зуба који ће побећи алатима за хоббинг.
Улога прецизне опреме
Обрада зупчаника је мост између материјала и дела. Да би постигла најбољи међународни стандард, фабрика треба да поседује ЦНЦ центре светске{1}}класе.
Са таквом опремом, фабрика може да поднесе велики распон модула (0,5 до 9,99), а профил зуба ће бити „глатки“ тако да су вибрације и бука зупчаника и машина крајњег корисника сведене на минимум.
Топлотна обрада: Последњи пут до савршенства
Живот инжењера зависи од карактеристика унутар пећи за термичку обраду. Након машинске обраде, зупци зупчаника могу проћи кроз други процес како би променили своју молекуларну структуру.
1. Индукцијско каљење. Загрејте и угасите површину зубаца зупчаника што је брже могуће. Погодан је за С45Ц зупчанике за општу аутоматизацију.
2. Карбуризација и гашење: додавање угљеника на површину -легираних челика са ниским садржајем угљеника. Ово ствара површину која је невероватно отпорна на хабање погодна за мењаче са великим оптерећењем.
3. Нитрирање: процес ниже температуре који додаје азот површини. Овај процес уводи мало изобличења, што је од виталног значаја када већ имате машински обрађен зупчаник само исправног облика.
Специфични критеријуми за избор апликације{0}
Да бисмо помогли у процесу набавке, можемо категоризовати потребе за материјалом и машинском обрадом према индустрији:
| Сектор индустрије | Типични материјали | Кључни процес | Рекуиред Прецисион |
| Индустриал Аутоматион | С45Ц, 40Цр | ЦНЦ Хоббинг | ГБ разред 6-7 |
| Прецисион Инструментс | СУС440Ц, месинг | Геар Скивинг | ГБ разред 5-6 |
| Хеави Мацхинери | 20ЦрМнТи, 42ЦрМо | Карбуризација + млевење | ГБ разред 7-8 |
| Медицинска/прехрамбена техника | СУС316, пројектована пластика | ЦНЦ обрада | ГБ разред 6-7 |
Квалитет наспрам цене: инжењерски компромис
Филозофија у индустрији машинске обраде зупчаника је обично "прикладност за сврху". Опрема за играчке не захтева исти материјал или прецизност до исте толеранције као опрема за роботску руку.
• Ниски трошкови: избор материјала високе-обрадивости као што је С45Ц и процес као што је хоббинг за производњу спољних зуба је најекономичнији приступ за уобичајену индустријску употребу.
• Дуг животни век: одабир легираних челика са карбуризираним зупцима и прецизним брушењем може имати веће почетне трошкове, али ће смањити укупне трошкове власништва (ТЦО) избегавањем застоја и замене
Зашто је стручност важно
У компанији Хансхенг Аутоматион производња зупчаника до толеранције од 0,01 мм није само машина. Ради се о деценијама искуства о томе како различити материјали реагују на силе резања. Са преко 10 година специјализованог искуства, Хансхенг Аутоматион је поуздан партнер међународним клијентима у САД, Пољској и Индији који подржава дизајн и развој апликација са низом комплетних решења.
Било да тражите стандардни цилиндрични зупчаник или вам је потребан прилагођени спирални конусни зупчаник за компликовану примену аутоматизације, прави материјал и прави партнер за машинску обраду су оно што вам треба.
Закључак
Избор материјала је први и вероватно најважнији корак у вашем процесу машинске обраде зупчаника. Разумевајући механичка својства угљеничних челика, легура и нерђајућих челика, и користећи напредне процесе као што су љуштење и хоббинг, произвођачи компоненти могу померити границе данашњег концепта зупчаника „следеће генерације“.
Када ваш следећи пројекат захтева прецизност, издржљивост и техничко знање, изаберите партнера који заиста разуме науку која стоји иза челика.