Mikä on vaihteiston takeiden valmistusprosessi?

Valmistusprosessi varten vaihteiston takeet seuraa kuutta ydinvaihetta: aihion leikkaus ja lämmitys, karkea taonta, lämpökäsittely, karkea koneistus, tarkkuusviimeistelytyöstö ja lopputarkastus. Taotuilla vaihteistokomponenteilla saavutetaan tyypillisesti viljan virtauskuviot, jotka seuraavat osan muotoa , mikä parantaa merkittävästi väsymiskestävyyttä verrattuna komponentteihin, jotka on koneistettu suoraan valu- tai tankomassasta. Tämä rakeiden kohdistus on yksi tärkeimmistä syistä, miksi taontaa suositaan valun sijaan suurikuormitetuissa vaihteiston osissa, joita käytetään meri-, teollisuus- ja satamakoneissa.

Tämän prosessin jokainen vaihe vaikuttaa suoraan loppuosan mekaanisiin ominaisuuksiin, ja minkä tahansa yksittäisen vaiheen, erityisesti lämpökäsittelyn, ohittaminen tai kiirehtiminen voi vaarantaa vaihteistokomponentin lujuuden ja kestävyyden kestämään jatkuvaa vääntömomenttia ja syklistä kuormitusta käytössä.

Raaka-aineen valinta ja aihion valmistus

Prosessi alkaa sopivan teräslaadun valinnalla vaihdelaatikon käyttötarkoituksen perusteella, tyypillisesti seosteräkset, kuten 42CrMo4 tai vastaavat teräkset, jotka valitaan lujuuden ja sitkeyden perusteella lämpökäsittelyn jälkeen. Raaka-aihio tarkastetaan sisäisten vikojen varalta ultraäänitestauksella ennen kuin se leikataan oikeaan pituuteen tiettyä taontaa varten.

Tärkeimmät tarkastukset materiaalin valmistelun aikana

• Kemiallisen koostumuksen tarkastus määriteltyä teräslaatua vastaan
• Ultraäänitestaus sisäisten aukkojen tai sulkeumien havaitsemiseksi ennen taontaa
• Tarkka aihion leikkaus minimoi materiaalihukan taontavaiheen aikana

Kaikki tässä vaiheessa raaka-aihiossa esiintyvät sisäiset viat kulkeutuvat valmiiseen taontaan, joten tätä tarkastusvaihetta käsitellään pakollisena laatuporttina eikä useimpien taontalaitosten valinnaisena tarkastuksena ISO 9001 -laadunhallintakäytäntöjen mukaisesti.

Lämmitys ja karkea taonta

Aihio kuumennetaan uunissa tietylle taontalämpötila-alueelle, tyypillisesti 1100-1250 celsiusasteeseen seosteräksisten vaihdelaatikon komponenttien osalta, riippuen tarkasta käytetystä teräslaadusta. Tässä lämpötilassa metalli muuttuu tarpeeksi muoviseksi muotoiltavaksi halkeilematta, mutta silti riittävän viileä, jotta vältetään liiallinen rakeiden kasvu.

Vaihteiston osissa käytetyt yleiset taontamenetelmät

Suljetun muottitaonnuksen aikana kuumennettu aihio puristetaan karkean osan geometriaan muotoiltujen muottien väliin, jolloin metallin sisäinen rakerakenne virtaa kappaleen ääriviivoja pitkin poikkileikkauksen sijaan, mikä on mekaaninen perusta parantuneelle väsymislujuudelle taotut osat tunnetaan.

Lämpökäsittely lujuutta ja sitkeyttä varten

Takomisen jälkeen osalle tehdään kontrolloitu lämpökäsittely vaaditun kovuuden ja sitkeyden tasapainon saavuttamiseksi. Tämä sisältää tyypillisesti normalisoinnin jyvän rakenteen jalostamiseksi, mitä seuraa karkaisu ja karkaisu vaihteistosovellukselle määritettyjen mekaanisten tavoiteominaisuuksien saavuttamiseksi.

Tyypillinen lämpökäsittelyjärjestys

1. Normalisointi vähentää sisäisiä jännityksiä taontaprosessista
2. Karkaisu öljyssä tai vedessä halutun kovuustason saavuttamiseksi
3. Karkaisu haurauden vähentämiseksi säilyttäen samalla lujuuden
4. Kovuustesti sen varmistamiseksi, että osa täyttää spesifikaatiot, yleensä välillä 220 - 280 HB vaihteiston takoille

Tämän vaiheen saaminen oikein on tärkeää, koska väärä karkaisu voi aiheuttaa halkeamia tai liiallista jäännösjännitystä, kun taas riittämätön karkaisu jättää osan liian hauraaksi vaihteistokäytölle tyypillisiin syklisiin kuormitusolosuhteisiin.

Karkea koneistus ja jännityksenpoisto

Kun taonta on lämpökäsitelty, se siirtyy karkeaan koneistukseen, jossa ylimääräinen materiaali poistetaan kappaleen tuomiseksi lähemmäksi lopullisia mittojaan jättäen samalla tilaa viimeistelykoneistukseen. Tämä vaihe sisältää usein ylimääräisen jännityksenpoistokäsittelyn, jos merkittävää materiaalia on poistettu, koska itse koneistus voi aiheuttaa uusia sisäisiä jännityksiä.

Jätä oikea työstövara, tyypillisesti 3–5 mm kriittisille pinnoille , varmistaa, että lämpökäsittelystä aiheutuva pinnan hiilenpoisto poistetaan kokonaan viimeistelytyöstön aikana, jolloin materiaalin suunniteltu kovuus säilyy lopulliseen pintaan asti.

Tarkkuusviimeistely

Viimeistelytyöstö tuo vaihteiston takomisen sen lopullisiin mittatoleransseihin, mukaan lukien hammaspyörän hampaiden leikkaaminen tarvittaessa, laakerin istukan viimeistely ja akselitappien hionta. Tässä vaiheessa käytetään tyypillisesti CNC-työstökeskuksia, jotta saavutetaan vaihteistokomponenttien tiukat toleranssit, joita vaihteiston osat tarvitsevat oikeanlaisen niveltymisen ja laakerien sovituksen kannalta.

Kriittiset mitat tarkastetaan viimeistelytyöstössä

• Reiän halkaisijat ja pyöreys laakerien istukkapinnoille
• Hammaspyörän hampaiden profiilitarkkuus oikean verkon ja yhteensopivien komponenttien kanssa
• Pintakäsittelyn laatu kantavilla kosketuspinnoilla
• Pyörivien akselien välinen yleinen samankeskisyys

Valmistajat tuottavat vaihteiston takeet , kuten Ace Processin laiva- ja satamakonesovelluksiin valmistamat, luottavat tässä vaiheessa tarkkoihin CNC-laitteisiin, jotta ne pitävät toleranssit, jotka sopivat suurikuormitettaviin merivaihteistokokoonpanoihin.

Lopputarkastus ja laatutestaus

Ennen kuin vaihdelaatikon taonta lähtee tehtaalta, se käy läpi täyden tarkastuksen varmistaakseen sekä mittojen tarkkuuden että sisäisen materiaalin eheyden. Tämä sisältää tyypillisesti mittatarkistuksia tekniseen piirustukseen nähden, kovuuden tarkastuksen ja ainetta rikkomattomat testit sisäisten halkeamien tai aukkojen puuttumisen varmistamiseksi.

Vain osat, jotka läpäisevät tämän tarkastusjakson jokaisen vaiheen, luovutetaan kuljetettavaksi, koska vaihteiston komponentit toimivat jatkuvassa syklisessä kuormituksessa, jolloin pienikin sisäinen vika voi johtaa ennenaikaiseen väsymishäiriöön käytössä.

Miksi takominen on tehokkaampaa kuin vaihteiston komponenttien valu

Valetut vaihteistokomponentit voidaan valmistaa nopeammin ja pienemmillä alkukustannuksilla, mutta ne eivät yleensä pysty vastaamaan kunnolla taotun osan väsymislujuutta. Valu tuottaa satunnaisemman sisäisen raerakenteen, kun taas takominen kohdistaa raevirtauksen niitä jännitysteitä pitkin, joita kappale kokee käytössä.

Laivojen ja satamakoneiden vaihteistosovelluksissa, joissa komponentit kohtaavat jatkuvaa vääntömomenttia ja raskasta syklistä kuormitusta, tämä väsymisikäero tekee taotuista osista vakiovalinnan kriittisille voimansiirron komponenteille jopa korkeammilla alkuvalmistuskustannuksilla.