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(1) Seleção de materiais: Estabelecendo as bases para alta resistência e confiabilidade
O material é um fator chave que afeta a capacidade de carga das engrenagens. Geralmente selecionamos os seguintes materiais para engrenagens e peças estruturais:
Parte da engrenagem:
Aço estrutural de liga (como 20CrMnTi, 18CrNiMo7-6):
Esses materiais têm temperabilidade e podem formar alta dureza na superfície da engrenagem, mantendo boa tenacidade no núcleo, adequado para condições de alta carga.
Aço médio carbono (como 42CrMo):
Este material é frequentemente utilizado para engrenagens que exigem maior tenacidade e resistência ao impacto, adequado para ambientes de trabalho mais exigentes.
Rolamentos e eixos:
Liga de aço de alta resistência (como GCr15 ou 40Cr) é geralmente usada para garantir sua estabilidade e vida útil sob alta carga e rotação contínua.
Material do invólucro:
Use ferro fundido de alta resistência (como HT250) ou soldagem de chapa de aço de baixa liga para melhorar a rigidez e a resistência à fadiga e evitar a deformação da carcaça devido à alta saída de torque.
(2) Tratamento térmico: O processo central para fortalecer a capacidade de carga das engrenagens
O processo de tratamento térmico determina o desempenho do material, o que é especialmente importante para peças móveis de alta carga, como engrenagens.
Carburização e têmpera: melhorando a dureza superficial e a resistência ao desgaste
A superfície da engrenagem é tratada com cementação e têmpera para formar uma camada endurecida com dureza de até HRC58-62, que possui resistência ao desgaste e à fadiga extremamente fortes.
A profundidade da camada endurecida é geralmente entre 0,8-2 mm, que é ajustada de acordo com o módulo da engrenagem e os requisitos de carga para garantir que ela possa resistir ao desgaste da superfície e ao impacto sob alta carga.
Tratamento de nitretação: melhorando a resistência à fadiga
Para algumas engrenagens que exigem resistência à corrosão ou maior vida útil à fadiga, é usada tecnologia de tratamento de nitretação, e a dureza pode chegar a HV700-1000, ao mesmo tempo que reduz a deformação do tratamento térmico e garante a precisão da engrenagem.
Tratamento de têmpera: melhorando a resistência e a estabilidade
O núcleo da engrenagem é temperado para reduzir a tensão interna do material e melhorar a tenacidade, evitando assim que a engrenagem quebre devido à fragilidade excessiva sob alto torque.
(3) Otimização técnica: melhorando ainda mais o desempenho do material
Além da seleção básica de materiais e dos processos de tratamento térmico, também otimizamos ainda mais através dos seguintes métodos:
Controle de composição de materiais
Adicione elementos de liga traço (como molibdênio e vanádio) para melhorar a estabilidade anti-têmpera e a resistência ao desgaste da engrenagem, ao mesmo tempo que reduz o risco de distorção por têmpera.
Processo de tratamento de superfície
Após a conclusão do tratamento térmico, a superfície é jateada para aumentar a resistência à fadiga, introduzindo tensão de compressão superficial, o que é particularmente adequado para cenários que exigem operação de alta carga a longo prazo.
Otimização da rigidez da caixa
Execute a análise de elementos finitos (FEA) na caixa e projete um layout de nervura de reforço razoável quando submetido a alto torque para evitar que a deformação da caixa afete a precisão do engrenamento da engrenagem.
(4) Combinação de materiais e processos: alcançar um equilíbrio entre desempenho e custo
Ao fabricar caixas de engrenagens planetárias de alto desempenho, é necessário encontrar um equilíbrio entre desempenho e custo.
Para equipamentos pesados que exigem cargas extremamente elevadas, daremos prioridade às ligas de aço de alto desempenho e aos processos de tratamento térmico em vários estágios.
Para equipamentos industriais comuns, usamos materiais de aço de médio carbono mais econômicos e processos padronizados para garantir que os requisitos de desempenho sejam atendidos enquanto controlamos os custos.
(5) Caso de aplicação prática: Excelente desempenho de caixa de engrenagens de alto torque
Indústria de energia eólica: A caixa de engrenagens de energia eólica adota engrenagens 18CrNiMo7-6 que foram carburizadas e temperadas, que possuem alta dureza e forte resistência ao desgaste e podem transmitir de forma estável centenas de toneladas de torque.
Equipamento de mineração: A caixa de engrenagens planetárias da escavadeira usa engrenagens forjadas 42CrMo com tratamento de carburação profunda e pode suportar cargas de impacto e condições de alto torque por um longo tempo e ainda ter desempenho estável.
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