Leiðbeiningar um val á gírefni: 45 stál vs 20CrMnTi vs ryðfríu stáli (og hvenær á að nota hvert)

Skrifað af Derek|Hansheng sjálfvirkni

Flestar gírbilanir byrja ekki á framleiðslugólfinu - þær byrja á efnisvalsstigi.

Það eru algengari mistök en flestir verkfræðingar búast við. Sumir velja sjálfgefið 45 stál af vana, ekki vegna þess að forritið kallar á það. Aðrir tilgreina ryðfrítt stál "bara til öryggis," aðeins til að finna að það standi sig ekki í slitþol og eykur kostnaðinn um 3–5x án raunverulegs ávinnings.

Sannleikurinn er sá að það er ekkert „besta“ gírstálefni. Það er aðeins til rétta efnið fyrir álag, hraða, umhverfi og nákvæmni.

Þessi grein mun útskýra þrjú mikið notuð gírefni -45 stál, 20CrMnTi og ryðfríu stáli (304/316) - og útskýra kosti og galla þeirra, í von um að aðstoða þig við efnisval.

Þegar þú ert með reyndan búnaðarbirgi þarftu kannski ekki að hafa of miklar áhyggjur af vali á búnaði þar sem birgir þinn getur séð um það fyrir þig. Í raun og veru er efnisval mjög mikilvægt. Án ráðgjafar frá reyndum birgi leiðir það oft til hugsanlegrar áhættu að taka fljótlega ákvörðun um hvaða efni eigi að nota.

Af ofangreindum tveimur atburðarásum veldur val á röngu efni ekki aðeins kostnaðarvandamál heldur einnig vandamál sem tengjast hitameðferð, nákvæmni vinnslu, afhendingartíma og svo framvegis.

Efnin þrjú sem ná yfir yfirgnæfandi meirihluta iðnaðarbúnaðar eru 45 stál, 20CrMnTi og ryðfríu stáli - og hvert þeirra hefur skýrt afmarkaða akrein.

Ef það er sjálfgefið gírefni í almennri iðnaðarframleiðslu, þá er það 45 stál. Þekktur á alþjóðavettvangi semAISI 1045 (Bandaríkin), S45C (Japan), eðaC45 (Evrópa), þetta miðlungs-kolefnisstál hefur verið valið-í áratugi.

Hvers vegna það virkar vel

Með kolefnisinnihald upp á um það bil 0,45% situr 45 stál á hagnýtum sætum stað: nógu hart til að bera hóflegt álag, nógu sterkt til að klikka ekki við áfall og nógu mjúkt í for-meðhöndluðu ástandi til að véla hreint og skilvirkt. Eftir slökun-og-hitunarmeðferð nær yfirborðshörku HRC 28–35, sem veitir nægilegt slitþol fyrir litla-til-miðlungs vinnulotu.

Kostnaður er annar stór þáttur. Samanborið við álblendi gírstál, ber 45 stál lægsta efniskostnað, stysta afgreiðslutíma og víðtækasta framboð í alþjóðlegum aðfangakeðjum. Fyrir verkefni þar sem fjárhagsáætlun og hraði-til-afhendingar skipta máli, er það oft eini rökrétti upphafspunkturinn.

Það takmarkar

Slökkva-og-temprunarmeðferð kynnir mælanlega hitabjögun, sem takmarkar nákvæmni sem hægt er að ná í um það bil ISO gráðu 7–8. Eftir-hita-mölun getur náð nokkurri nákvæmni, en bætir við kostnaðar- og vinnsluþrepum sem byrja að eyða efnahagslegum kostum efnisins.

Meira krítískt er að ekki er hægt að kola 45 stál til að ná því-hertu yfirborði sem krefst mikils-hringrásar og mikillar-snerti-álags. Ef gírinn þinn er í gangi stöðugt, sendir umtalsvert tog eða starfar inni í nákvæmni minnkar, verður HRC 28–35 yfirborðshörkuþakið raunveruleg þvingun - ekki fræðileg.

Best fyrir:Almenn iðnaðardrif, færibönd, landbúnaðarbúnaður, lág-hraða meðal-gírskiptingar og hvers kyns notkun þar sem nákvæmni ISO Grade 7–8 er ásættanleg.

Hentar ekki fyrir:Nákvæmni minnkunartæki, vélmenni samskeyti, há-hraða samfelld-drif eða hvaða forrit sem krefst ISO gráðu 6 eða betri.

Þegar notkunaratburðarás gíra fer yfir frammistöðumörkin sem 45 stál býður upp á, er annað tiltölulega hentugur kostur-20CrMnTi stál. Þetta efni er mikið notað í bifreiðaskipti, plánetuminnkunartæki og hánákvæma iðnaðardrifbúnað í Kína. Á sama verðlagi sýnir 20CrMnTi stál mikla afköst í yfirborðshörku, kjarnaseigju og víddarstöðugleika eftir hitameðferð.

Hvað gerir 20CrMnTi öðruvísi

20CrMnTi er lágt-kolefnisblendi með aðeins 0,17–0,23% kolefnisinnihald. Það eitt og sér er ekki nóg kolefni til að ná marktækri yfirborðshörku. Lágkolefniskjarninn helst sterkur og höggþolinn- jafnvel eftir hitameðferð - það er kolefnisferlið sem umbreytir tannyfirborðinu.

Eftir uppkolun og slökkvun nær hörku hólfsins HRC 58–62, en kjarninn heldur hörku HB 220–260. Þessi harða-ytri, sterka-aða uppbygging er það sem gerir 20CrMnTi gíra kleift að takast á við mikla snertiálag á tannyfirborðinu án þess að verða brothætt við rótina - þar sem beygjuþreytubrot byrja venjulega.

Títaninnihaldið gegnir hlutverki sem auðvelt er að líta framhjá: það betrumbætir kornbygginguna við kolefnishitastig, sem takmarkar beinlínis varmaröskun við hitameðhöndlun. Minni röskun þýðir að rúmfræði gírsins lifir af ferlið ósnortnara, og erfiðar frágangsaðgerðir eins og harður rakstur eða gírrakstur geta stöðugt komið hlutum í ISO gráðu 5–6 - stig 45 stál getur einfaldlega ekki náð í gegnum sömu vinnslukeðju.

Alþjóðlega jafngildir 20CrMnTi mestSAE 8620 (Bandaríkin)og20MnCr5 (Evrópa),þó það sé ekki nákvæm staðgengill - kjarnastyrkleikaprófíla eru mismunandi. Ef þú ert að fá gír frá kínverskum framleiðanda og teikningin þín tilgreinir 8620, þá er hægt að ræða 20CrMnTi sem jafngilda aðra lausn.

Kostnaður í samhengi

Efniskostnaður er um það bil 1,5–2× kostnaður við 45 stál og heildarferlið - kolun, slökkva, herða og harður frágangur - bætir við heildarhlutakostnað. En árangur hennar mun batna verulega.

Best fyrir: Planetary reducering hringir, vélmenni samskeyti gír,tóbaksvélaakstur, gírskiptingar í bifreiðum og hvaða notkun sem er þar sem krafist er nákvæmni í ISO gráðu 5–6 og langan endingartíma undir hringrásarálagi.

 

Hentar ekki fyrir:Ætandi umhverfi, matvælavinnslubúnaður eða læknisfræðileg notkun þar sem efnissnerting við vörustrauma krefst tæringarþols - 20CrMnTi hefur enga innbyggða ryðvörn.

Við skulum takast á við algengan misskilning fyrir fram: Ryðfrítt stálgír eru ekki betri gír. Þeir eru réttu gírarnir fyrir tiltekið vandamál - ætandi umhverfi - og röng gír fyrir næstum allt annað.

304 vs. 316: Að skilja muninn

Báðar tegundirnar eru austenítískt ryðfrítt stál, sem þýðir að tæringarþol þeirra kemur frá krómi sem myndar óvirkt oxíðlag á yfirborðinu. Lykilgreinin á milli þessara tveggja flokka kemur niður á mólýbdeni: 316 inniheldur 2–3% mólýbden, sem eykur verulega viðnám gegn klóríðholum og tæringu á sprungum. Ef klóríð eru á myndinni er 316 rétti kosturinn.

Af hverju ryðfrítt stál gengur illa sem gírefni

Hér er það sem flest sérblöð segja þér ekki: 304 og 316 eru austenitic einkunnir, sem þýðir að ekki er hægt að herða þau með hefðbundinni hitameðferð. Það er engin kolefnisleið, engin slökkvi--og-hitahringur sem eykur yfirborðshörku þeirra á marktækan hátt. Í reynd starfa gírar úr ryðfríu stáli við hörku sem er langt undir þeim sem hægt er að ná með 20CrMnTi eða jafnvel 45 stáli eftir slökun - sem skilar sér beint í lægri slitþol, meiri næmi fyrir yfirborðsþreytu og hagnýtu nákvæmniþak í kringum ISO gráðu 7.

Vinnanleiki blandar saman kostnaðarmálinu. Báðar gerðir virka-harðna hratt við klippingu, hraðar slit á verkfærum og krefjast hægari matarhraða. Kostnaður við fullunna hluta er umtalsvert hærri en stálblendi fyrir samsvarandi rúmfræði -, ekki vegna þess að efnið sjálft er verulega dýrara, heldur vegna þess að vinnsluferlið er krefjandi.

Þegar ryðfrítt stál er rétta svarið

Í matvælavinnslubúnaði, lækningatækjum, sjódrifum og efnameðhöndlunarkerfum snýst spurningin um gírefni ekki um að hámarka frammistöðu - heldur um að farið sé að reglum, mengunarhættu og-tæringarknúnum bilun. Í þessu samhengi er ryðfrítt stál ekki einn valkostur af mörgum. Það er eini raunhæfi kosturinn.

Notaðu 304 fyrir almennt hreinlætislegt og vægt ætandi umhverfi. Tilgreindu 316 hvar sem klóríðútsetning, súr skolun eða saltvatnssnerting er hluti af rekstrarveruleikanum.

Best fyrir:Matvælavinnsluvélar, lyfjabúnaður, drif í sjávarumhverfi, færibönd efnaverksmiðja og hvers kyns notkun þar sem snerting við vörustrauma eða árásargjarn hreinsiefni gerir tæringarþol að ó-viðræðuhæfri kröfu.

Hentar ekki fyrir:Hár-nákvæmnisdrif, vélmennahreyfingar, há-álagssendingar eða hvaða forrit sem er þar sem slitþol tanna og langur þreytulíftími við snertiálag eru aðal hönnunartakmarkanir. Ef umsókn þín felur ekki í sér raunverulega tæringarógn, bætir ryðfrítt stál kostnað og dregur úr afköstum - samtímis.

Hlutarnir þrír hér að ofan fjalla um rökin á bak við hvert efni. Ef þú þarft fljótlega tilvísun - eða vilt einhverju til að deila með teyminu þínu áður en þú klárar forskrift - er þessi tafla dregin saman helstu ákvörðunarþætti á einum stað.

Efnin þrjú hér að ofan ná yfir meirihluta iðnaðarbúnaðar. En tveir flokkar til viðbótar eru þess virði að minnast stuttlega fyrir jaðartilvik.

42CrMo

Þegar álag fer yfir það sem 20CrMnTi þolir er 42CrMo venjulega næsta skref upp á við. Þetta króm-mólýbdenblendi stál skilar meiri togstyrk og yfirburða herslugetu, sem gerir það að valiefni fyrir stóra-einingagíra í námubúnaði, þunga-gírkassa og iðnaðardrif með miklu-togi. Það er ekki almenn-uppfærsla - aukinn styrkur fylgir meiri vinnsluerfiðleikum og hærri kostnaði - en við raunverulega krefjandi álagsaðstæður er það rétta kallið.

Verkfræðiplast (POM / Nylon / PEEK)

Fyrir létt-hleðslu, lítinn-hávaða eða smurningar-laus forrit býður verkfræðiplast sannfærandi valkost við málmgír. POM (Delrin) veitir góðan víddarstöðugleika og lítinn núning fyrir sjálfvirkni skrifstofu og neytendatæki. Nylon dregur í sig högg og keyrir hljóðlega í drifum á lágum-hraða. PEEK meðhöndlar hækkað hitastig og efnafræðilega útsetningu þar sem venjulegt plast bilar. Ekkert þeirra passar við stál í burðargetu - en í réttu samhengi þurfa þeir þess ekki.

Þú þarft ekki að klára efnið áður en þú nærð til þín. Reyndar, ef þú ert enn að vega að valmöguleikum, þá er það einmitt rétti stigið til að láta okkur taka þátt.

Þegar þú sendir inn teikningu eða beiðni, segðu okkur einfaldlega hvaða rekstrarskilyrði skipta mestu máli fyrir umsókn þína:

Hleðsla og stærð - samfelld, lost eða hringlaga? Létt, miðlungs eða þung?

Rekstrarhraði - lág-drif og há-hraði snældur hafa mjög mismunandi yfirborðsþreytusnið

Umhverfi - staðlað iðnaðar, blautt, ætandi, -snerting við matvæli eða hátt-hitastig?

Nákvæmnikrafa - ertu með ISO-einkunn eða bakslag/sendingarvilluþol?

Magn og fjárhagsáætlun - efnisval breytist oft þegar framleiðslumagn breytist

Með þeim upplýsingum getur verkfræðiteymi okkar mælt með viðeigandi gírstálefni - og merkt ef hitameðhöndlun eða frágangsferlið sem gefur til kynna í forskriftinni þinni bætir við óþarfa kostnaði fyrir raunverulegt notkunartilvik.

Ef teikningin þín tilgreinir þegar efni, munum við vinna að því. Ef það stendur „eða samsvarandi“ munum við segja þér hvað samsvarandi þýðir í reynd.

Ekki viss um hvaða efni passar við umsókn þína?

Sem fagmaðurframleiðandi nákvæmnisbúnaðar, við getum veitt þér faglegt og áreiðanlegt efnisval. Hvort sem þú ert að vinna út frá fullgerðri teikningu eða enn á frumstigi hönnunar, þá getur teymið okkar farið yfir kröfur þínar og mælt með réttu efninu, hitameðhöndlunarleiðinni og nákvæmni fyrir tiltekna notkun þína - án þess að tilgreina of mikið og án þess að klippa horn.

Fáðu tilboð

Sendu okkur teikninguna þína eða lýstu umsókn þinni - við munum koma aftur með efnistillögu og vinnsluáætlun.