Megoldási példa az anyagválasztás feladathoz

Átírás

1 Megoldási példa az anyagválasztás feladathoz Feladat: Válasszon anyagot egy közepes méretű ( mm befoglaló méretű) kúpfogaskerékhez. A fogaskerék egy ipari hajtóműben üzemel, közepes terhelésnek van kitéve és nagy darabszámban készül. Megoldási példa: 1. Igénybevételek, követelmények összegyűjtése A fogaskerekek működésük során, fogfelületükön legördülnek egymáson. Geometriai és gyártástechnológiai okokból a legördülés nem tökéletes, a fogfelületek egymáson elcsúsznak, ezért a fogak kopásnak vannak kitéve. A fogkopás mértéke a megfelelő felületi keménység beállításával csökkenthető, ezért a felületi keménységet 60 HRc-re írom elő. A fogaskerekek fogaira a legördülés közben erő hat, amely a fogtőben hajlítónyomatékot ébreszt. Ez a terhelés a fogaskerék másik fő terhelése, ismétlődő hajlítás. Általános követelmény, hogy a fogaskeréknek szívós belső magra (a lökésszerű igénybevételek elviselése miatt) van szüksége. 2. Anyagválasztás A fogaskerék esetén, adott méretnél a leggyakoribb a betétedzési technológia (a mag a kis széntartalom miatt szívós, ezért jobb, mint a lágyított állapot, a felület 0,8-1% körüli C tartalma miatt pedig kemény, akár 65 HRc is elérhető). A közepes igénybevétel és a közepes befoglaló méretek miatt (átedzhető szelvényátmérő) ötvözött acél alkalmazására van szükség. Ez alapján a választásom: Szerkezeti acélok ötvözött betétben edzhető acél Ezen az acélcsoporton belül több anyag is megfelelő lehet, választásom a viszonylag kevés ötvözőt tartalmazó 16MnCr5 jelű acélra esett. A Mn és Cr tartalom biztosítja a kellő átedzhető átmérőt és megfelel az előírt, közepes mértékű terhelésnek. Az acél alapvető tulajdonságai az EQUIST Acélkatalógus szerint az alábbiak: Anyagminőség jele: 16MnCr5; Werkstoffnummer: Szabványcím, acélcsoport: Betétben edzhető acél, Hidegfolyatható acél Alak, alkalmazási példák: Fogaskerék, Tányérkerék, Kardáncsukló, Tengely [álló], Tengelycsap, Csavar [fejes], Vezérmű alkatrészek

2 Vegyi összetétel: C % Si % <=0.4 Mn % P % <=0.035 S % <=0.035 Cr % Mo % [<=0.15] Ni % [<=0.4] V % [<=0.1] Al % [<=0.1] Cu % [<=0.3] W % [<=0.1] Ti % [<=0.05] Co % [<=0.1] Pb % [<=0.15] Technológiai adatok: Melegalakítás C: - Lágyítás C: - Normalizálás C: - Edzés C: Megeresztés C: Kéregedzés: C Cementálás: C Hegeszthetőség: Vonalenergia, max: kj/mm: nincs korlátozva Előmelegítés: C: 220 Utóhőkezelés: C: megeresztés: Mechanikai tulajdonságok szobahőmérsékleten: Állapot: vakedzett Méret: mm Folyáshatár min: Szakítószil.: Nyúlás H min: 9 % Kontrakció min: 35 % Állapot: vakedzett Méret: mm Folyáshatár min: Szakítószil.: Nyúlás H min: 10 % Kontrakció min: 40 % 630 MPa MPa 600 MPa MPa

3 Állapot: vakedzett Méret: mm Folyáshatár min: Szakítószil.: Nyúlás H min: 11 % Kontrakció min: 40 % 450 MPa MPa Állapot: lágyított Keménység: Megjegyzés: HB Állapot: szakítószilárdságra hőkezelt Keménység: Megjegyzés: HB Állapot: ferrit-perlitesre hőkezelt Keménység: Megjegyzés: HB EKVIVALENSEK: BUL 16MnCr5; 16ChG CSE 16MnCr5; 14220; DDR 16MnCr5 DEU 16MnCr5; 16MnCr5 ESP 16MnCr5; 16MnCr5; F.155 EUR 16MnCr5 FIN 16MnCr5; SFS508 FRA 16MnCr5; 16MC5 GBR 16MnCr5; 590M17; 527M17; 150M19; 527M20 HUN 16MnCr5; BC3 ISO 16MnCr5; XI/5 ITA 16MnCr5; 16MnCr5 POL 16MnCr5; 16HG; 15HG PRC 15CrMn ROM 16MnCr5; 18MnCr11 RUS 18ChG SWE 16MnCr5; 2127; 2173 USA 5115 YUG C.4320

4 3. Gyártástechnológia A kúpfogaskerék gyártása több fázist igénylő, viszonylag bonyolult folyamat, amely a következő, alapvető lépéseket foglalja magába. A választott acélminőség rúd formájában (köracél) kapható az acélkereskedésekben, ezeket szalagos vagy keretes fűrészen az előalaknak megfelelő méretűre kell darabolni. Süllyesztékben kovácsolják a fogaskeréktestet (kúpforma kialakítása), az alakítási hőmérséklet 1100 C. A kovácsolt darabot melegen sorjázzák és levegőn hűtik. Ez gyakorlatilag egy normalizálásnak felel meg, ami jó forgácsolhatóságot biztosít. Nagyoló forgácsolás ráhagyással, fogazás. A ráhagyásra a hőkezelés miatti várható revésedés és esetleges kismértékű vetemedés miatt van szükség. Hőkezelés (cementálás + kettős edzés) o Cementálás 900 C-on szilárd közegben, (faszén+ báriumkarbonát) cementáló ládában 8 órán át, hűtés ládával együtt. o Edzés magra: felhevítés 860 C-ra, hőntartás (homogenizálás), majd hűtés olajban. o Edzés kéregre: felhevítés 780 C-ra, rövid hőntartás, majd hűtés olajban, az így elérhető keménység: legalább 60 HRc. o Kis hőmérsékletű megeresztés 170 C-on minimum 1 órán át. Méretpontos megmunkálás készreköszörülés. 4. Hőkezelési diagram (T-t diagram)

5 Ajánlott szakirodalom Az anyagválasztás feladat megoldását megkönnyítő, könyvtárban és antikváriumokban elérhető, ajánlott szakirodalom listája. Artinger Csikós Krállics Németh Palotás: Fémek és kerámiák technológiája Szabadíts Ödön: Acélok, öntöttvasak Smóling Kálmán: Szerkezeti acélok hőkezelése Smóling Kálmán: Szerszámacélok hőkezelése Smóling Kálmán: Hőkezelési példatár Artinger István: Szerszámacélok és hőkezelésük Béres Csollák: Anyagválasztás Szombatfalvy Árpád: Hőkezelés technológiája Acélok I-III szabványgyűjtemény

6 Az EQUIST Acélkalauz adatbázis nyitó képernyője: EQUIST Keresést a kiemelt ikonra kattintva kezdeményezhet (másik lehetőség: Keresés\Új keresés ). A keresőablak felépítése. Példaképpen az Anyagminőség jeléhez beírtuk a C15 jelölést. Figyelje meg, hogy az anyagjel idézőjelek között szerepel, ennek oka, hogy a program adatbázis rendszerű, kifejezést keres.

7 A keresés a Keres gomb megnyomásával történi, számos paraméter beállításával finomítható a keresés. Példánkban a keresés eredménye: Látható, hogy a keresés több eredményt is hozott, ezek között a szokásos módon tallózhatunk. A kiválasztott tételre duplát kattintva megjelennek az acél adatai, példánkban az ötödik tétel adatlapja: Az adatlap.html-ként a Fájl menüből menthető, vágólapra helyezhető, vagy SolidEdge-be importálható.