Döküm dişliler nelerdir? Malzeme seçiminden proses optimizasyonuna kadar eksiksiz bir kılavuz.

On yıllık deneyime sahip hassas makine parçaları üreticisi olarak Hansheng, bu görüşün yanlış olduğunu söyleyebilir. Dövme dişliler otomotiv uygulamalarında haklı bir nedenden dolayı hakim olsa da, döküm dişliler dünya çapında ağır endüstriyel ekipmanların %80'inden fazlasına güç sağlamaktadır.

Ancak gerçek serttir: Döküm dişlinin kalitesi tamamen arkasındaki süreç kontrolüne bağlıdır.

Bir satın alma müdürü, mekanik tasarım mühendisi veya proje lideri iseniz aşağıdakileri tartıyor olabilirsiniz:
Sfero demir mi yoksa dökme çelik mi seçmeliyim?
Dişli kökünde iç gözenek olmadığından nasıl emin olabilirim?
Döküm işlemi yüksek-torklu çalışma koşullarıma dayanabilir mi?

Neden oyuncu seçimi seçmelisiniz? En iyi seçim ne zaman?
Aşağıdaki üç özel senaryoda, oyuncu seçimine öncelik vermenizi önemle tavsiye ederiz.

Boyut ve ağırlık sınırlamaları
Çapı 1-2 metreyi aşan dişlilere ihtiyaç duyulduğunda, dövme kalıplarının maliyeti çok yüksek oluyor. Bilyalı değirmenlerin büyük dişli halkaları gibi büyük döküm dişlileri için, döküm neredeyse ekonomik açıdan uygun olan tek seçenektir.

Karmaşık geometrik şekiller
Dişli tasarımınız karmaşık ağ yapıları, ağırlığı- azaltan delikler veya entegre göbekler gerektiriyorsa döküm, bunları doğrudan kalıpta şekillendirebilir. Bu özelliklerin katı çelik kütüklerle işlenmesi %50'den fazla malzeme israfına neden olabilir.

Malzeme çeşitliliği
Alaşım bileşimini özelleştirerek özel aşınma direncine veya tokluğa sahip çelik döküm dişliler üretebilirsiniz, ancak bu özellikler standart dövme çelik kütüklerde elde edilemeyebilir.

Döküm dişliler ve Dövme dişliler

Not: Döküm, dövme işleminden "daha kötü" değildir -, farklı gereksinimler için optimize edilmiştir. Özel yükleme koşullarınıza, üretim hacminize ve geometrik karmaşıklığa göre seçim yapın.

Doğru döküm malzemesini seçmek çok önemlidir. Döküm alanında öncelikle aşağıdaki üç malzeme türünden seçim yapmaktayız.

Gri Dökme Demir (ASTM A48)
Özelliği yüksek kırılganlıktır, ancak iyi desteklenebilirliktir. Pul grafitin varlığı nedeniyle mükemmel şok emme ve yağlama özelliklerine sahiptir. Dezavantajı ise düşük çekme mukavemeti ve zayıf darbe direncidir. Düşük-yüklü dişliler, gürültüye duyarlı açık dişli transmisyonlar ve darbe yüklerinin olmadığı çalışma koşulları için uygundur.

Sfero Döküm (ASTM A536)
Bu, modern endüstriyel dişliler için en yaygın kullanılan malzemedir. Prensip, grafit pullarını küresel şekillere (nodüller) dönüştürmek için erimiş demire magnezyum eklenmesini içerir. Bu, gri dökme demirdeki gerilim yoğunlaşma noktalarını ortadan kaldırır.

Önerdiğimiz dereceler şunlardır:

80-55-06 (perlitik matris): Güç ve aşınma direnci arasında mükemmel bir denge.
100-70-03: Daha yüksek güç, ancak artan işleme zorluğu.
"Sfero döküm ve dökme çelik": Sfero döküm, çeliğe kıyasla daha düşük döküm maliyetlerine (daha düşük erime noktası, daha küçük büzülme oranı) ve üstün şok emilimine sahiptir. Akma dayanımı gereksiniminiz 400 MPa'nın altındaysa sfero döküm genellikle en iyi seçimdir.

Dökme çelik (ASTM A148)
Kaynaklanabilir (dökme demirden farklı olarak) ve ısıl işlemle son derece yüksek sertlik elde edilebilir. Yaygın kaliteler arasında AISI 4140 (döküm eşdeğeri kalite) ve 42CrMo4 bulunur. Madencilik tahrik cihazlarında, döner fırın büyük dişli halkalarında ve sıklıkla darbe yüklerini taşıyan ağır hizmet tipi planet taşıyıcılarda yaygın olarak kullanılır.

 

Gri Dökme Demir

Sfero Döküm

Dökme çelik

 

Proses Seçimi

Tüm dişlilerin aynı yöntemle dökümü yapılmamalıdır. Dişlinin boyutuna, miktarına ve hassasiyet gereksinimlerine göre uygun süreci seçmemiz gerekiyor.

Reçine Kum Döküm

Furan reçinesi kum parçacıklarını sert bir kalıba bağlayarak dökme sırasında kalıp duvarının hareketini en aza indirir ve dişli halkasının mükemmel boyutsal stabilitesini ve eşmerkezliliğini sağlar. Orta ila büyük dişliler için uygundur (çapları 500 mm'den 10 metreye kadar).

Hassas Döküm (Kayıp Balmumu)

Neredeyse-net-şekil hassasiyeti sunan bu ürün, işlenmesi zor olan paslanmaz çelik dişliler veya karmaşık iç kamalar için idealdir. Küçük, karmaşık dişliler için uygundur (<50kg)

Savurma döküm

Erimiş metal, dönen bir kalıba dökülür; burada merkezkaç kuvveti, yabancı maddeleri iç çapa doğru iter (daha sonra makineyle işlenerek çıkarılır), dişli dişlerinde saf, yoğun tanecik yapıları kalır. Halka dişliler ve jantlar için özel olarak tasarlanmıştır.

Dişli Üretiminde 5-Kritik Adım

Desen Yapımı & Büzülme Hesabı
Döküm dişlilerinin doğruluğu kalıba bağlıdır. Farklı malzemeler farklı büzülme oranlarına sahiptir (çelik ≈ %2, demir ≈ %1). Dişlinin soğuma sırasında eliptik hale gelmesini önlemek için çevre dişlisinde daha fazla dengeleme ve göbekte daha az dengeleme ile doğrusal olmayan büzülme dengelemesi kullanılabilir.

Kalıplama ve Kaplama
Reçine Kum Dökümünde kum, katalizör ve kürleme maddesi ile karıştırılır. Aynı zamanda yüzey düzgünlüğünün sağlanması için kalıp boşluğu içerisine zirkonyum esaslı refrakter kaplama uygulanması gerekmektedir. Bu, kum ile erimiş metal arasında bir bariyer oluşturarak kum parçacıklarının dişli dişlerine yapışmasını önler.

Eritme ve Metalurji Kontrolü
Dökmeden önce fırından numuneler alınmalı ve bir spektrometre kullanılarak analiz edilmelidir. Nihai sertliğin ve çekme dayanımının standartları (ASTM A148 gibi) karşıladığından emin olmak için karbon, silikon ve manganez hatasının %0,05 dahilinde kontrol edildiğinden emin olun.
Dökme demir için, özellikle sünek demir dişliler için, grafit toplarının eşit şekilde yuvarlak olmasını sağlamak ve kırılganlığı önlemek için dökmeden önce hassas aşılama işlemi yapılmalıdır.

Kontrollü Katılaşma (Kusurların Önlenmesi)
Kalın halka dişli ile ince ağ plakası arasındaki bağlantı,-büzülme gözenekliliği açısından yüksek riskli bir alandır. Bu nedenle metalin daha uzun süre sıvı halde kalması ve büzülme ikmalinin gerçekleştirilmesi için dişli halkası üzerine ekzotermik yükselticilerin yerleştirilmesi gerekmektedir. Aynı zamanda soğumayı hızlandırmak için göbek plakasındaki titremeyi kullanın. Bu yönlü katılaştırma tekniği, tüm yabancı maddeleri yükselticiye iter ve daha sonra uzaklaştırılır.

Stres Giderme
Dişli kalıptan çıkarıldığında, içinde önemli miktarda termal stres bulunur. Bu nedenle tüm dişlilerin, dişli işlemenin bir sonraki adımına geçmeden önce kristal yapılarını stabilize etmek için normalleştirme veya gerilim giderme tavlama işlemlerinden geçmesi gerekir. Bu adım olmadan dişli sonraki işleme süreçlerinde eğrilecek ve deforme olacaktır.

Dişlileri tasarlarken döküm teknolojisini dikkate alırsanız maliyetleri %20 oranında azaltabilir ve kaliteyi artırabilirsiniz.

Döküm prosesi tasarımının ilkeleri aşağıdaki gibidir:

Düzgün duvar kalınlığı:İnce kesitlerden kalın kesitlere ani geçişlerden kaçının. Halka dişlinin kalınlığı 50 mm ve ağ plakası yalnızca 20 mm ise, bağlantı gerilim ve gözeneklilik açısından sıcak bir noktadır. Lütfen geçiş için yuvarlatılmış köşeleri kullanın.

Taslak Açıları:Dikey duvarlar hafif bir açıya (1 ila 3 derece) ihtiyaç duyar, böylece desen kum kalıptan kalıba zarar vermeden çıkarılabilir.

Fileto Yarıçapları:"Keskin köşeler gerilim yoğunlaşma noktalarıdır. Dökümde keskin köşeler aynı zamanda kum parçacıklarının erimiş metalin içine sürüklenmesine (kum kalıntılarının oluşmasına) neden olabilir.

İşleme ödeneği:Çok az bırakmayın. Büyük döküm dişliler için (1000mm çap gibi) en az 6-10mm pay bırakılmalıdır. Daha fazla işlem her zaman bitmiş diş yüzeyindeki artık oksit tabakasından (siyah deri) daha iyidir.

-Yayın Sonrası İşlemler

Dökümden sonra, mevcut dişli yalnızca iç gerilime ve pürüzlü yüzeye sahip bir ham metal dökümüdür ve aşağıdaki-döküm sonrası işlem adımlarını gerektirir.

Isıl İşlem

Normalleştirme: Dökümü yaklaşık 900 dereceye ısıtın ve havayla soğutun. Amaç kaba "dökülmüş" tane yapısını iyileştirmek ve kimyasal bileşimi homojenleştirmektir. Sünek demir dişliler için bu genellikle gerekli çekme dayanımını elde etmek için yeterlidir.

Su Verme ve Temperleme: Bu, dökme çelik dişliler için önemli bir işlemdir. Isıtıldıktan sonra yağda veya polimer suda söndürülür ve ardından temperlenir. Bu, mikro yapıyı temperlenmiş sorbite dönüştürerek yüksek akma dayanımı ve darbe dayanıklılığı arasında mükemmel bir denge sağlar. Su verme ve temperleme olmadığında, çelik dişliler darbe yüklemesi altında gevrek kırılmaya eğilimlidir.

Hassas İşleme Stratejisi

Kaba Tornalama: Dökümlerin dış yüzeyi genellikle kum kalıntıları ve oksit pulları (sert noktalar) içerir. Bu "siyah kabuğu" tek geçişte derin bir kesimle çıkarmak için-ağır hizmet tipi karbür kesme aletleri kullanıyoruz, böylece aletin takırdaması önleniyor ve alttaki metalin yoğun olmasını sağlıyoruz.

Dişli Azdırma ve Oyma: AGMA Q8 / ISO 8 sınıfının altındaki dişliler için dişli azdırma işlemi gerçekleştirmekteyiz. Büyük modüllü (modül> 20) veya daha sert malzemeler için önce dişli frezeleme, ardından form taşlama yapıyoruz. Bu, diş profili doğruluğunun mikron seviyesine kadar kontrol edilmesini sağlar.

Yüzey Sertleştirme (Opsiyonel fakat Tavsiye edilir)

İndüksiyonla Sertleştirme: İşleme sonrasında diş yüzeyi, çekirdek tokluğunu korurken yüzey aşınma direncini artıran indüksiyonla sertleştirmeye tabi tutulabilir.

Son Muayene ve Test

Boyut Kontrolü (CMM): Bir Koordinat Ölçüm Makinesi eğimi, salgıyı ve helis açısı sapmalarını doğrular.

Contact Pattern Check (Blueing): We mate the gear with a pinion and apply blue ink. A proper contact area (typically >%70, yükün diş boyunca eşit şekilde dağıtılmasını sağlayarak erken kırılmayı önler.

İşleme önlemleri

Döküm dişliler tipik olarak kaba tornalamayla başlar ve bunu dişli azdırma takip eder. Dökümlerde sert noktaların (karbürler) potansiyel varlığı nedeniyle, takımın kırılmasını önlemek için uygun karbür kesici takımların ve kesme hızlarının kullanılması çok önemlidir.

Döküm dişliler hiçbir şekilde "ucuz ikame" değildirler - onlar, ağır-güç aktarımı için hassas mühendislik çözümleridir. İster iyi şok emilimi olan sünek demiri ister sağlam dökme çeliği seçin, önemli olan tasarımcı ile dökümhane arasındaki yakın işbirliğinde yatmaktadır.

Hansheng Automation, dişli üretim tesislerini, CNC işleme merkezlerini ve dökümhaneleri entegre eden hassas bir makine bileşeni üreticisi olarak deneyimlerimizi sizinle paylaşıyor. İlgili ihtiyaçlarınız varsa dişli çizimlerinizin ücretsiz DFM (Üretilebilirlik için Tasarım) değerlendirmesini almak için lütfen mühendislik ekibimizle iletişime geçin.

Bize Ulaşın

Döküm dişlilerin maksimum boyutu nedir?

Aslında bir sınır yok. Sınırlamalar genellikle döküm işleminin kendisinden ziyade vinç kapasitesi ve fırın boyutundan kaynaklanmaktadır.

Döküm dişliler darbe yüklerine dayanabilir mi? Sfero demir (QT500-7 veya daha yüksek kalite) ve dökme çelik, orta ila şiddetli darbe yüklerini etkili bir şekilde kaldırabilir. Gevrek kırılma davranışı nedeniyle darbe yükleri içeren uygulamalarda gri dökme demirden kaçınılmalıdır.

Mekanik özellikler dövme dişlilerle karşılaştırıldığında nasıldır?

Sfero döküm dişliler, dövme çeliğin çekme mukavemetinin %70-85'ine ulaşır. Dökme çelik dişliler çoğu özellik açısından dövme çelikle karşılaştırılabilir.

Dişli dökümü hangi toleranslara ulaşabilir?

Döküm toleransları olarak: yeşil kum ±1,5-3 mm, reçine kumu ±0,5-1,5 mm. İşleme sonrasında dişli kalitesi ISO 1328 veya AGMA 2015 standartlarını karşılayabilir. Endüstriyel dişlilerin çoğu AGMA sınıfı 8-10'dur (ISO sınıfı 6-8).

Döküm Dişli üretimi için tipik teslimat süresi nedir?
Kalıplama/kalıplama: 2-4 hafta. İlk döküm: 1-2 hafta. Seri üretim: miktara ve ısıl işlem gereksinimlerine bağlı olarak 3-5 hafta. Toplam: Çizimlerin onaylanmasından dişlilerin tamamlanmasına kadar 6-11 hafta.

Maliyet dövme ile karşılaştırıldığında nasıldır?
Orta-ölçekli üretim için (500-2.000 parça), sfero döküm genellikle dövmeden (parça başına) %35-50 daha ucuzdur. Geçiş noktası geometrik karmaşıklığa, boyutlara ve üretim hacmine bağlıdır.

Döküm dişlilere ısıl işlem uygulanabilir mi?
Elbette. Gri dökme demir gerilim giderme işlemine tabi tutulabilir. Sfero döküm, izotermal söndürmenin yanı sıra normalleştirmeye, söndürmeye ve temperlemeye de iyi yanıt verir. Dökme çelik, dövme çelikle aynı ısıl işleme tabi tutulabilir. Uygun ısıl işlem, yüzey sertliğini 321-444 HB'ye (55-63 HRC'ye eşdeğer) artırabilir.

ASTM A148 / A148M: Yapısal Amaçlı Yüksek Mukavemetli Çelik Dökümlere İlişkin Standart Şartname.

ASTM A536: Sfero Dökümler için Standart Şartname. (80-55-06. Sınıflar ve diğerleri için kılavuz).

AGMA 2001-D04: İnvolüt Düz ve Helisel Dişli Dişleri için Temel Derecelendirme Faktörleri ve Hesaplama Yöntemleri.

ISO 8062-3: Geometrik Ürün Özellikleri (GPS) – Kalıplanmış parçalar için boyutsal ve geometrik toleranslar. (Genellikle kum dökümü için CT8-CT12).