Mechanical engineering | Materials expertise » Fémek technológiája, anyagválasztási feladat

FÉMEK TECHNOLÓGIÁJA ANYAGVÁLASZTÁSI FELADAT „5.a - FOGASKERÉK: Közepes sorozatban készül, nagy méretű (modul 8mm, átmérő 800 mm), elhúzódásra kényes, nagy koptató-és lökésszerű igénybevételnek ellen kell állnia.” 1. Igénybevételek, követelmények összegyűjtése A fogaskerék működése során fellépő igénybevételek: Nagymértékű koptatás, amely mérsékelhető megfelelő mértékű felületi keménység létrehozásával. Az előírt felületi keménység esetünkben legyen 60HRc Nagymértékű lökésszerű igénybevételek is fellépnek a működés során a gépelemben, ezért szükséges egy szívós belső mag kialakítása, amely segítségével az alkatrészünk el tudja viselni ezt az igénybevételt. 2. Anyagválasztás Mint már feljebb is szó volt róla, a fogaskerekek esetében nagyon fontos a nagy felületi keménység, amelyet a felületen a széntartalom 1% körülire dúsításával érhetünk el. Ezt leggyakrabban

betétedzéssel hozzák létre, bár vannak rá más technológiák is, de tekintettel a közepes darabszámra mi most ezt a technológiát fogjuk használni. Tehát az acélok közül a betétben edzhető acélok csoportját választom. A meghatározott követelmények alapján három feltétel szerint fogok keresni az EQUIST acélkatalógusban: - Betétben edzhető acél - Fogaskerék - Kopásálló alkatrészek A program által felkínált lehetőségek közül a 16MnCrS5 acélt választom, amelynek adatai: - Anyagminőség jele: 16MnCrS5, 1.7139 Werkstoffnummer: 1.7139 Ország: DEU Szabvány: DIN17210-86 Vegyi összetétel:  C% 0.14-019  Si % ≤0.4  Mn % 1-1.3  P% ≤0.035  S% 0.02-0035  Cr % 0.8-11  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] - - - - Szabványcím, acélcsoport: Betétben edzhető acél Alak, alkalmazási példák: 

Fogaskerék  Tányérkerék  Vezérmű alkatrészek  Kardáncsukló  Tengely [álló]  Tengelycsap  Csavar [fejes]  Bütyköstengely; Vezérműtengely  Hajtórúd  Kopásálló alkatrészek Technológiai adatok:  Melegalakítás:  Lágyítás:  Normalizálás:  Edzés: 860-900 °C  Megeresztés: 150-200 °C  Kéregedzés: 780-820 °C  Cementálás: 880-980 °C Hegeszthetőség:  Vonalenergia, max (kJ/mm): nincs korlátozva  Előmelegítés: 220 °C  Utóhőkezelés: Megeresztés: 180-200 °C Mechanikai tulajdonságok szobahőmérsékleten:  Állapot: vakedzett  Méret: 0-29.9 mm  Folyáshatár min: 630 MPa  Szakítószil.: 900-1200 MPa  Nyúlás H min: 9 %  Kontrakció min: 35 %       Állapot: vakedzett Méret: 30-62.9 mm Folyáshatár min: 600 MPa Szakítószil.: 800-1100 MPa Nyúlás H min: 10 % Kontrakció min: 40 %       Állapot: vakedzett Méret: 63-999 mm

Folyáshatár min: 450 MPa Szakítószil.: 650-950 MPa Nyúlás H min: 11 % Kontrakció min: 40 %    Állapot: lágyított Keménység: 0-207 Megjegyzés: HB    - Állapot: szakítószilárdságra hőkezelt Keménység: 156-207 Megjegyzés: HB  Állapot: ferrit-perlitesre hőkezelt  Keménység: 140-187 Ekvivalensek:  BUL 16MnCrS5  CSE 16MnCrS5  DEU 16MnCrS5; 16MnCrS5  ESP 16MnCrS5; 16MnCr5-1  EUR 16MnCrS5  FIN 16MnCrS5  FRA 16MnCrS5  GBR 16MnCrS5  HUN 16MnCrS5; BC3E  ITA 16MnCrS5  POL 16MnCrS5  ROM 16MnCrS5; 17MnCr10S; 18MnCr11XS  SWE 16MnCrS5; 2127  YUG C.4381 3. Gyártástechnológia - - - A választott acélminőség tömb (vagy a nagy átmérő miatt ritkább esetben köracél) formájában kapható. Az anyagot megfelelő méretűre daraboljuk, fontos, hogy mivel süllyesztékes kovácsolást fogunk végezni, ezért kialakítsunk egy előalakot, hogy az anyagáramlást minél jobban lecsökkentsük a

kovácsolás során a szerszámban, mert így érhető el nagyobb szerszámélettartam. A nagy átmérő miatt tegyünk a fogaskerékre 4 db küllőt, ez a súlycsökkentés miatt fontos, és ezt már a kovácsolás előtti előalak adás során is elnagyolva alakítsuk ki az alkatrészen. Süllyesztékben kovácsoljuk az előmunkált darabot 1100 °C-on, majd melegen sorjázzuk és hűtjük levegőn. Ezután hidegen is forgácsoljuk, de kis ráhagyással, mivel a hőkezelés miatt bekövetkezhet kis mértékben vetemedés, ennek a hatásár akarjuk ellensúlyozni. A hőkezelés cementálással kezdődik szilárd közegben cementáló ládában (880-980 °C) Ezután következik az edzés, először a magra (860-900 °C), majd olajban hűtés Utána kéregedzés következik (780-820 °C), majd ismét hűtés olajban, így érjük el a megfelelő keménységet. Utóhőkezelésként megeresztés (150-200°C) Végül az előírt méreteknek megfelelően pontosan megmunkáljuk az

alkatrészt, kialakítjuk a végső formát, készre köszörüljük. 4. Hőkezelési diagram: