Почти каждыйвал двигателяВопрос заканчивается здесь: какая сталь? Честный ответ: не существует лучшей оценки, есть только лучшее совпадение. Вал насоса, живущий во влажном воздухе, и тяговый вал, меняющий крутящий момент тысячу раз в час, выходят из строя совершенно по-разному. В этом руководстве сравниваются оценки, которые на самом деле получает Гуаньшо, и предлагается выбор одной из них.
Покупатели часто открывают товар с названием сорта. Лучшее открытие — это неудача, которую вы пытаетесь предотвратить. Валы выходят из строя четырьмя способами, и каждый из них указывает на различное семейство стали.
Этот последний пункт стоит придерживаться. Модернизация стали не останавливает изгиб вала. Все стали имеют практически одинаковую жесткость. Если ваша проблема в прогибе, меняйте диаметр, а не сплав.
1045 — это место, где начинается большинство шахт и где большинство из них должно оставаться. Он обладает достаточной прочностью для обычных условий эксплуатации, предсказуемо обрабатывается и требует индукционной закалки шеек, когда требуется некоторая износостойкость. Это также самый дешевый вариант на этой странице с явным отрывом.
4140 — это уровень, которого следует достичь, когда 1045 недостаточно. Хром и молибден позволяют ему затвердевать до высокой прочности, сохраняя при этом прочность сердцевины. Именно эта комбинация противостоит усталостному растрескиванию при повторяющихся изменениях нагрузки, а это именно то, что выполняет вал электропривода или сервопривода.
4340 добавляет никель и снова идет дальше. Он прочнее и глубже затвердевает, что важно для валов большого диаметра, где 4140 остается мягким в середине. Он стоит дороже, поэтому предназначен для самых тяжелых работ.
Полную картину того, как эти марки ведут себя в тяговом двигателе, см.Направляющая вала ротора EV.
Эта оценка решает конкретный конфликт. Шлице нужна твердая поверхность, чтобы зубья не изнашивались, но твердый сердечник может стать хрупким и сломаться при ударе. Науглероживание 20CrMnTi создает твердый корпус с высоким содержанием углерода на мягком, прочном сердечнике. Вы получаете износостойкость снаружи и амортизацию снизу.
Это стандартный выбор для зубьев шестерен и сильно нагруженных шлицев. Компромиссом является время процесса, поскольку цементация происходит медленнее и сложнее, чем прямая закалка и отпуск.
Нержавеющая сталь не является повышением прочности. Это ответ на коррозию, и чтобы добраться туда, обычно требуются силы. Выбирайте марку нержавеющей стали только в том случае, если вал будет подвергаться воздействию воды, пара, химикатов или циклу промывки. Гуаньшогладкие валы из нержавеющей сталибег в трёх классах.
Хорошая коррозионная стойкость, чистота и легкость поддержания гигиены. Его нельзя закалить термической обработкой, поэтому он остается относительно мягким. Хорошо там, где груз скромный и чистота имеет значение.
Добавление молибдена резко повышает устойчивость к хлоридам и точечной коррозии. Это класс для соли, морской воды, агрессивных химикатов и медицинского оборудования, циклы стерилизации которого являются обычными.
420 – компромиссный класс. Будучи мартенситным, он реагирует на термообработку и достигает твердости от 48 до 55 по шкале Роквелла, что позволяет получить действительно прочную шейку, сохраняя при этом устойчивость к коррозии. Его коррозионная стойкость находится ниже 304 и значительно ниже 316L, но для влажного применения, где также требуется твердая, износостойкая поверхность, часто это единственный разумный ответ.
Задайте эти пять вопросов сверху. Обычно оценка определяется тем, кто первым ответит «да».
На чертежах валов твердость указана в двух шкалах, и их смешение приводит к настоящей путанице при цитировании. Бринелль, обозначаемый HB, используется для более мягких, сквозных условий. Rockwell C, обозначается HRC, используется для закаленных поверхностей. Грубо говоря, шкала HB заканчивается там, где становится полезной шкала HRC.
| Состояние | Типичная твердость | Что это дает |
|---|---|---|
| Закаленный 1045 или 4140 | НВ от 220 до 260 | Сбалансированная прочность, все еще поддающаяся механической обработке |
| Журнал индукционной закалки | HRC от 40 до 50 | Износостойкость только на поверхности |
| Закаленный и отпущенный сплав | СПЧ с 42 по 48 | Прочность и усталостная долговечность по сечению |
| Закаленная нержавеющая сталь 420 | СПЧ с 48 по 55 | Твердая шейка плюс устойчивость к коррозии |
| Поверхность шпинделя | 60–65 HRC | Максимальная износостойкость для высокоскоростных шпинделей |
Одно правило экономит много мусора. Укажите твердость элемента, а не детали. Чертеж, на котором написано «закалка до HRC 55» без указания места, предлагает мастерской провести сквозную закалку вала, для которого требовалась только твердая шейка. Подробности взаимодействия закалки и шлифования описаны в разделеПошаговое руководство по прецизионной обработке валов.
Одна и та же сталь носит разные названия в зависимости от того, где был написан рисунок. Именно эти пары чаще всего встречаются в экспортных работах.
| Китай ГБ | США AISI/SAE | ЕН/ДИН | Япония JIS |
|---|---|---|---|
| 45# | 1045 | С45/1.0503 | S45C |
| 40Кр | 5140 | 41Cr4/1.7035 | СКр440 |
| 42КрМо | 4140 | 42CrMo4 / 1,7225 | СКМ440 |
| 40CrNiMoA | 4340 | 34CrNiMo6 / 1,6582 | SNCM439 |
| 20CrMnTi | 8620 (около) | 20MnCr5 / 1,7147 | SCM420 (около) |
| 0Кр18Н9 | 304 | 1.4301 | СУС304 |
| 00Cr17Ni14Mo2 | 316Л | 1.4404 | СУС316Л |
| 4Cr13 | 420 | 1.4034 | СУС420J2 |
Guanshuo использует углеродистую сталь 45#, сплавы 40Cr и 4140, цементируемую сталь 20CrMnTi, а также нержавеющую сталь 304, 316L, 316 и 420 в качестве стандартных марок. Каждый пруток проверяется на соответствие сертификату прокатного стана по прибытии, перед единственной резкой, поскольку путаница в сортах обнаруживается только на этапе закалки, когда часы обработки уже израсходованы.
Термическая обработка осуществляется собственными силами, поэтому маршрут можно подобрать в зависимости от марки, а не от того, что предлагает субподрядчик. Готовые валы балансируются по ISO G2,5 или выше, если этого требует применение, и по G0,1–G0,4 при высокоскоростной работе.
Гладкий вал из нержавеющей стали 
Стандартный вал двигателя 
Вал редуктора двигателя 
Эвольвентный шлицевой вал 
Полый вал двигателя 
Гладкий вал
Всегда ли 4140 лучше 1045 для вала двигателя?
№ 4140 прочнее и имеет лучшую усталостную долговечность, но он стоит дороже и его труднее обрабатывать. Если вал работает с постоянной нагрузкой в сухом месте, 1045 справится с этой задачей за меньшие деньги. 4140 оправдывает свою цену, когда крутящий момент часто меняется, скорость высока или указан усталостный ресурс. Сопоставьте марку с нагрузкой, а не выбирайте по умолчанию более прочную сталь.
Какая нержавеющая сталь лучше всего подходит для вала двигателя?
Это зависит от того, что вам нужно, помимо устойчивости к коррозии. 304 подходит для чистых, влажных и легких условий эксплуатации. 316L — лучший выбор там, где используются хлориды, соли или медицинская стерилизация. Сплав 420 является мартенситным, поэтому он затвердевает до HRC 48–55 и дает прочную шейку за счет более низкой коррозионной стойкости, чем 304 или 316L.
Остановит ли более прочная сталь изгиб моего вала?
Нет. Все стали имеют почти одинаковую жесткость, поэтому изменение марки практически не меняет прогиба. Изгиб контролируется геометрией. Увеличьте диаметр вала, укоротите неопорный пролет или переместите положения подшипников. Сохраните обновление сплава на случай проблем с усталостью и износом.
Для чего используется 20CrMnTi на валу?
Это цементируемая сталь, используемая для врезания в вал зубьев шестерен или сильно нагруженных шлицев. Науглероживание создает твердый, износостойкий корпус поверх прочного сердечника, поэтому зубья противостоят износу, в то время как корпус все еще поглощает удары. Для обычного журнала лучше использовать индукционную закалку 1045 или 4140.
Может ли Гуаньшо посоветовать оценку, если я знаю только приложение?
Да. Отправьте данные о крутящем моменте, скорости, окружающей среде, а также о любых проблемах с износом или коррозией. Команда инженеров предложит сорт и маршрут термообработки, а затем подтвердит его на чертеже перед началом производства. В стандартную комплектацию Guanshuo входит нержавеющая сталь 45#, 40Cr, 4140, 20CrMnTi, а также 304, 316L и 420.
Отправьте пошлину, а не только рисунок. Крутящего момента, скорости, окружающей среды и ожидаемого срока службы достаточно, чтобы команда инженеров Гуаншо предложила марку, способ термообработки и цену.
Спросите инженера Или свяжитесь с командой постраница контактов.
