Los engranajes son componentes clave de transmisión en equipos mecánicos y su rendimiento y calidad afectan directamente la eficiencia operativa y la vida útil de todo el equipo. Como eslabón importante en el proceso de fabricación de engranajes, el tratamiento térmico juega un papel importante en la mejora de la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia a la fatiga de los engranajes. Sin embargo, el proceso de tratamiento térmico suele ir acompañado de problemas de distorsión del engranaje, lo que no sólo afecta la precisión del engranaje, sino que también puede afectar negativamente a su resistencia y vida útil. Este artículo discutirá en detalle los 12 factores principales de la distorsión del tratamiento térmico de engranajes, con miras a proporcionar una referencia útil para la fabricación de engranajes.
1. Contenido de carbono
El contenido de carbono es el factor principal que afecta la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes. Cuanto mayor sea el contenido de carbono en el material del engranaje, mayor será la distorsión por alabeo y la distorsión de volumen producidas durante el enfriamiento. Esto se debe a que durante el proceso de enfriamiento del acero con alto contenido de carbono, el volumen cambia mucho cuando la austenita se transforma en martensita, lo que genera una mayor distorsión. Por lo tanto, en la selección de materiales para engranajes, el contenido de carbono debe controlarse razonablemente de acuerdo con los requisitos de uso específicos.
2. Elementos de aleación
Los elementos de aleación también tienen un impacto significativo en la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes. Algunos elementos de aleación como C, Mn, Ni, Cr, Mo, etc. pueden aumentar la templabilidad, pero también aumentan la tendencia a la distorsión. Otros elementos de aleación como Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti, etc. ayudan a reducir la distorsión. Esto se debe principalmente a que estos elementos pueden afectar la microestructura del acero, afectando así la distribución de tensiones y la distorsión durante el tratamiento térmico.
3. Templabilidad
La templabilidad es un índice de rendimiento importante de los materiales de los engranajes, que determina si el engranaje puede obtener una estructura de martensita uniforme durante el proceso de enfriamiento. Cuanto mayor sea la templabilidad, mayor será la distorsión producida por el engranaje durante el temple. Esto se debe a que durante el proceso de enfriamiento de materiales con alta templabilidad, la velocidad de transformación de austenita en martensita es rápida y el cambio de volumen es grande, lo que resulta en una mayor distorsión. Por lo tanto, al seleccionar materiales para engranajes, la templabilidad debe controlarse razonablemente de acuerdo con los requisitos de uso específicos.
4. Diseño de engranajes
La forma del diseño y el tamaño del engranaje también tienen un impacto importante en la distorsión del tratamiento térmico. Los defectos de diseño como la forma asimétrica, la escasa uniformidad de la sección transversal, la escasa rigidez de los radios y la colocación inadecuada de los orificios del proceso aumentarán la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes. Por lo tanto, al diseñar engranajes, se deben adoptar formas simétricas, secciones transversales uniformes y ubicaciones razonables de los orificios de proceso tanto como sea posible para reducir la distorsión del tratamiento térmico.
5. Falta de homogeneidad en la microestructura
La heterogeneidad microestructural del acero es también uno de los factores importantes que conducen a la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes. La microestructura no homogénea incluye tejido grueso, gran segregación y tejido reticular, etc. Estos defectos aumentarán el grado de distorsión durante el proceso de enfriamiento. Por lo tanto, durante el proceso de preparación de materiales para engranajes, estos defectos microestructurales deben eliminarse tanto como sea posible para obtener una microestructura uniforme y fina.
6. Organización y segregación de la banda
La estructura de bandas y la segregación son uno de los defectos comunes del acero y también tienen un impacto significativo en la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes. La estructura en bandas se forma debido a la distribución desigual de los elementos de aleación en el acero, lo que conducirá a una distribución desigual de la tensión durante el proceso de enfriamiento, agravando así la distorsión. La segregación se forma debido a la redistribución de elementos solutos durante el proceso de solidificación del acero, lo que conducirá a un rendimiento desigual del material del engranaje, afectando así la distorsión del tratamiento térmico.
7. Forma del tocho de colada continua
La forma de la palanquilla de colada continua también tiene cierta influencia en la distorsión del tratamiento térmico del engranaje. La distorsión del tratamiento térmico de los engranajes producidos con forma de palanquilla de colada continua cuadrada es relativamente uniforme, mientras que la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes producidos con forma de palanquilla de colada continua rectangular tiene una direccionalidad obvia. Esto se debe principalmente a que las palanquillas de fundición continua de diferentes formas producirán diferentes distribuciones de tensión durante el proceso de enfriamiento, lo que afectará la distorsión del tratamiento térmico.
8. Tamaño de grano esencial
El tamaño de grano intrínseco se refiere al tamaño de los granos de acero en estado austenítico. Cuanto más fino sea el tamaño de grano intrínseco, la cantidad de distorsión después del enfriamiento del engranaje se reducirá en consecuencia. Esto se debe a que el cambio de volumen del acero de grano fino durante el proceso de templado de austenita a martensita es relativamente pequeño, lo que reduce la distorsión. Por lo tanto, en el proceso de preparación de materiales para engranajes, se debe utilizar tanto como sea posible acero de grano fino.
9. Estructura original del espacio en blanco.
La estructura original del engranaje en bruto también tiene un impacto importante en la distorsión del tratamiento térmico. Si la estructura original de la pieza en bruto es desigual, provocará una distribución desigual de la tensión en el engranaje durante el tratamiento térmico, exacerbando así la distorsión. Por lo tanto, durante el proceso de preparación de piezas en bruto de engranajes, la falta de homogeneidad de la estructura original debe eliminarse tanto como sea posible para obtener una estructura original uniforme y fina.
10. Proceso de forja
El proceso de forjado también tiene un impacto significativo en la distorsión del tratamiento térmico de los engranajes. La forja completa ayuda a reducir la distorsión, especialmente la formación de una estructura aerodinámica de metal razonable después de la forja, lo que puede reducir la distorsión del tratamiento térmico. Una forja razonable también puede reducir la segregación del tocho forjado, uniformar la estructura, mejorar la estructura de la banda y ayudar a reducir la distorsión del tratamiento térmico. Sin embargo, si la temperatura de calentamiento es desigual durante el proceso de forjado, el grado de deformación es desigual o la temperatura de forjado final es alta, aumentará la distorsión del tratamiento térmico del engranaje.
11. Tratamiento térmico preparatorio.
El tratamiento térmico preliminar de los engranajes juega un papel importante en la reducción de la distorsión del tratamiento térmico final. Cuando se utiliza la normalización ordinaria, la distorsión del tratamiento térmico es relativamente grande; cuando se utiliza normalización isotérmica o enfriamiento y revenido, se puede reducir la distorsión del tratamiento térmico. Esto se debe a que la normalización isotérmica y el templado y revenido pueden mejorar la microestructura del acero, haciéndolo más uniforme y fino, reduciendo así la distorsión del tratamiento térmico.
12. Proceso de enfriamiento y enfriamiento
Los procesos de enfriamiento y enfriamiento son eslabones clave en la generación de distorsión por tratamiento térmico de engranajes. Durante el proceso de enfriamiento, hay muchos factores que conducen a la distorsión debido a factores como grandes cambios en el volumen específico del tejido, altas temperaturas de calentamiento y enfriamiento intenso. Cuanto más rápida sea la velocidad de enfriamiento, más grave será el enfriamiento desigual y más significativa será la distorsión por alabeo. Además, el tipo de medio de enfriamiento, el rendimiento de enfriamiento, la templabilidad, etc. también están relacionados con la distorsión. Por lo tanto, durante los procesos de enfriamiento y enfriamiento, se deben controlar razonablemente parámetros como la temperatura de calentamiento, la velocidad de enfriamiento y el tipo de medio de enfriamiento para reducir la distorsión del tratamiento térmico.
La distorsión del tratamiento térmico de los engranajes es el resultado de múltiples factores. Para reducir la distorsión del tratamiento térmico, se deben tomar medidas integrales para controlarla, empezando por la selección de materiales, el diseño de engranajes, el control de la microestructura, el proceso de forja, el tratamiento térmico preliminar y los procesos de enfriamiento y enfriamiento. Sólo así se puede garantizar un buen rendimiento y calidad de los engranajes durante el proceso de tratamiento térmico.
