Miért határozza meg egy „látszólag egyszerű előkezelés” a fogaskerék élettartamát?
A fogaskerék-gyártó iparágban jól ismert igazság: „A házasképzés sikerének fele az előkészítésen múlik.” Számos gyakorlati minőségi probléma – helyi lágy pontok, változó edzett rétegvastagság, idő előtti pittálódás, hirtelen csökkenés az érintkezési fáradási élettartamban és egyéb – végül nem a kemence hibájára vagy hibás kémiai formulákra vezethető vissza, hanem a karbonitridálás előtti előkészítés hibáira.
A változó rétegvastagság a fogaskerekek számára az egyik legkritikusabb rejtett veszélyt jelenti. Hatásai messze túlmennek az egyszerű keménységi eltéréseken:
- Helyi lágy pontok → Magas hajlam az idő előtti pittálódásra
- Inkonzisztens rétegvastagság → Egyenetlen kontaktfeszültség-eloszlás
- Insufficient case depth at tooth roots → Csökkent hajlítási fáradási élettartam
- Egyenetlen felületszerkezet → Növekszik a „fehér réteg” vagy égés kialakulásának kockázata a következő fogaskerék-keményítő marás során
- Növekedett zaj és instabil kapcsolódás → Romlott NVH (zaj, rezgés, ridegség) teljesítmény
Röviden: A nem egyenletes edzésmélység időzített bomba a korai fogaskerék-hibákhoz.
A zsírtalanítás eltávolítja az olajfoltokat, hűtőfolyadék-maradékokat, izzadságot, vágófolyadék-rétegeket és egyéb szennyeződéseket. Elégtelen zsírtalanítás következtében:
- Olajfilmek blokkolják a szénpotenciál átjutását
- Csökkent helyi cementálási sebesség
- Kevésbé mély edzésmélység vagy akár „fehér foltok” és „lágy pontok”
Ezek a problémás területek különösen érzékenyek a horpadásra nagy kontaktusú igénybevétel mellett, például orbitális hajtóművekben.
A kovácsolt fogaskerék-alaptestek általában vastag oxidréteggel rendelkeznek, amely ha nincs teljesen eltávolítva, a következőket okozza:
- Szénnel elzáródott zónák akkor is előfordulhatnak vákuumkarbonitációs folyamatok során
- 20–50%-os csökkenés a hárcsavar mélységében
- Egyenetlen felületi mikroszerkezet
- "Fordított karbonitáció" (a szén dúsulása mélyebb rétegekben a felületi szénhiány mellett)
Az ilyen hibával rendelkező fogaskerekek nagyon érzékenyek a horpadásra a köszörülést követően – a felületi keménység hiánya a belső keménységgel kombinálva veszélyes feszültségkoncentrációkat hoz létre.
A kemencebetöltés sokkal összetettebb, mint egyszerűen „belerakni a fogaskerekeket”. Közvetlen hatással van a következőkre:
- Kemencegáz-cirkulációs mintázatok
- Kemencegáz-érintkezési felület
- A szénpotenciál egyenletes kitérítése az összes fogaskerék felületén
Helytelen rakodás következményei:
- Helyi halott zónák → Sekély edzett rétegvastagság
- Egymásra lógás vagy árnyékolás a fogaskerekek között → Lemezszerű lágy pontok
- Túlzsúfoltság → Megzavart kemencegáz-áramlás
- Kis és nagy fogaskerekek vegyes rakodása → Hőmérsékleti eltérések a különböző hőkapacitás miatt
Ezek a problémák lényegesen gyakrabban fordulnak elő a gyakorlatban, mint ahogy általában feltételezik.
A bekarbonozás alapelve: Szénatomok → Bevándorolnak az acél felületébe → Elérve a célszintű koncentrációt és mélységet
Ha a zsírtalanítás, leoxidosítás vagy rakodás hiányosságai csökkentik a felület szénfelvételi képességét:
- A szén-diffúzió lelassul
- A széntartalom-reakciók gátoltak
- Helyi szénhiányos zónák alakulnak ki
- A felületi martensittartalom csökken
- A keménység 50–150 HV-vel csökken
- A ház mélysége 0,1–0,3 mm-rel kisebb a szükségesnél
- A felületi maradék nyomófeszültség csökken
Végül a fogaskerekek korai hibásodást mutatnak, például:
- A gödrök
- Hámlás
- Mikrorepedések
- Növekedett kapcsolódási zaj
- Jelentősen csökkent fáradási élettartam (általában 30–60% rövidebb)
- Fókuszált repedezés a fogfelület meghatározott területein (nem véletlenszerű eloszlás)
- Nyilvánvaló keménységi eltérések (pl. HRC 60 vs. HRC 54)
- Jelentős különbség az edzésmélységben a fog bal és jobb oldali felülete között
- Lépcsőzetes vagy hirtelen változások az edzésmélység-profilban
- A metallográfiai elemzés növekedett felületi ferrit tartalmat jelez
- A keménységeloszlás nem rendelkezik fokozatos gradienssel (hirtelen ugrások vagy összeomlások láthatók)
Ezek a jelek mind egy központi problémára utalnak: hiányos előkezelés, amely nem egyenletes karbonitridálási hatékonysághoz vezet.
- A zsírtalanító folyadék koncentrációjának rendszeres ellenőrzése
- Ultrahangos tisztítás (erősen ajánlott)
- Kötelező forró vízzel történő öblítés
- Szabályozott szárítási hőmérséklet
- "Vízfóliateszt" a felületi tisztaság ellenőrzésére
Megfelelő módszerek alkalmazása:
- Homokfúvás (SA2,5-ös szint ajánlott)
- Soros savas marás + semlegesítés
- Mechanikus csiszolás
- Lézeres rozsdamentesítés (prémium megoldás)
Cél: Teljesen fémes felület elérése mélyebb oxidréteg nélkül.
Vállalatspecifikus munkautasítások (SOP – Standard Operating Procedures) kidolgozása:
- Maximum X darab egy rétegben
- Közvetlen fog-fog érintkezés tilos
- Biztosítani kell a kemencében a gáz szabad keringését
- Kis- és nagy fogaskerekek külön történő betöltése
- Szabványos rögzítőszerelvények használata
Ajánlások:
- Szabványos próbatestrudak (Ø20×20 mm)
- Szinkron gyártósori berakás a fogaskerekekkel
- Keménység- és metallográfiai összehasonlítás
- Adatalapú gyártásoptimalizálás
A karbonitálás az egyik legkritikusabb fogaskerék-gyártási folyamat, de a megelőző „kis, könnyen figyelmen kívül hagyott lépések” határozzák meg igazán a héjminőséget: egy csepp maradék olaj, egy nyom oxidszemcse, egyetlen elzáródási pont vagy helytelen berakási szög – bármelyik felezheti egy teljes fogaskerék-sorozat élettartamát.
Ne feledje: a karbonitálási minőség nem a kemence begyújtásakor kezdődik, hanem az előkészítési fázissal. A megfelelő előfeldolgozásba való befektetés teszi lehetővé a fogaskerekek hosszú távú megbízhatóságát és teljesítményét.
EN
AR
FI
NL
DA
CS
PT
PL
NO
KO
JA
IT
HI
EL
FR
DE
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
SK
UK
VI
HU
TH
FA
MS
HA
KM
LO
NE
PA
YO
MY
KK
SI
KY
