בחינת מתלורגיה של גלגלים שיניים: עקרונות, שיטות וידע מרכזי

Time : 2025-11-13

تروסיות הן רכיבי ליבה של העברת מנוע, והמאפיינים המטאלורגיים שלהן ואיכות עיבוד החום משפיעים ישירות על אורך החיים ועל האמינות. בדיקה מטאלורגית, באמצעות ניתוח מיקרוסקופי של חומרי התروسיות, מעריכה מדדים מרכזיים כגון תהליכי עיבוד חום, עומק קרבה וגודל גבישים, ומשמשת כשיטת בקרת איכות חשובה.

מטרות ליבה ופריטי זיהוי

המטרה העיקרית של הבדיקה המטאלורגית של תروسיות היא להבטיח את ביצועי המוצר על ידי הערכת פרמטרים קריטיים:

עומק קרבה: מדד מרכזי להתנגדות לשחיקה של תROSיות שטופלו בתהליך קרבה/כיבוש (כנדרש על פי תקן ISO 6336).
גודל גבישים: משפיע על חוזק והתנגדות של התROSיה (לפי דירוג ASTM E112).
מבנה מיקרוסקופי: צורות של מרטנ사이트, אוستניט שאריות וקרבידים קובעים את הביצועים מול עייפות.
פגמים בשטח הפנים: מאתר שריפויות דיקור וסדקים (בהתאם לתקן AIAG CQI-9).

מרכיבי מבנה מיקרוסקופי בסיסיים

פריט (α): מבנה קובי מרכז-גוף (BCC), רך ועמיד עם קשיות נמוכה (~80HV), שכיח בפלדה נמוכת פחמן ובברזל טהור.
אוסטניט (γ): מבנה קובי מרכז-פאה (FCC), פלסטיות גבוהה ולא מגנטי, קיים בטמפרטורות גבוהות או בפלדה עשויה כמו פלדת אל חלד 304 ופלדה עשויה מנגן.
סמנטיט (Fe₃C): מערכת קריסטל אורטורומבית, קשה ושבריר (~800HV) ומשפר את עמידות הבלאי, נמצא בברזל יצוק לבן ובפלדה עשויה פחמן.
מרטנסיט: מבנה קובי מרכז-גוף מתוחם (BCT), קשיות גבוהה (500~1000HV) המתקבל על ידי כיבוש, משמש בפלדה מכובשת ובפלדת כלים.

צורות מיקרו-מבניות נפוצות

סוג המבנה המיקרוסקופי	תנאי היווצרות	מאפייני ביצוע	ת Peblications טיפוסיות
פרליט	קירור איטי (המרה יוטקטית)	איזון של חוזק ועמידות	פלדת מסילה, עקירה והרחקה של גלגל שיניים
באייניט	עיקור איזותרמי בטמפרטורה בינונית	חוזק וגמישות גבוהים יותר מאשר פרליט	קפיצים, ברגים עמידים במיוחד
סורבית	מרטנ사이트 מהונם (500~650℃)	תכונות כוללות מمتازות	צירים, מוטות חיבור

תהליך בדיקה ושיטות סטנדרטיות

דגימה והכנה של דגימות

מיקומי דגימה: קצה השן (מבחין את אפקט הקשחה שטחית), שורש השן (מנתח מבנה מיקרוסקופי באזורים עם ריכוז מאמצים), חתך רוחב (מודד את גרדיינט הקשחה).
שלבי ההכנה המרכזיים: חיתוך → הטמנה → גזירה → סידוק → חיטוב → תצפית מיקרוסקופית.
הטמנה: השתמשו ברזין אפוקסי להגנת שוליים (מומלץ הטמנה קרה כדי להימנע מהשפעות תרמיות).
סידוק: סדק עד למסיום מראה בקוטר 0.05μm באמצעות משחת סידוק יהלום, כדי למנוע הפרעות מקscratches.

בחירת החומצהetchant

סוג חומר	חומצה מומלצת	השפע
פלדה מוקרבת	ניטל 4% (חומצת ניטריה-אלכוהול)	מציג בבירור מרטנ사이트/אוסטניט
פלדה ניטרידה	חומצה פיקרית + דטרגנט	מדגיש את שכבת הניטריד (למשל, γ'-Fe₄N)
גלגלי שיניים מפלדת אל חלד	חיטוט אלקטרוליטי בחומצה אוקסלית (10V, 20 שניות)	מבדיל בין פאזת σ לקרبيدים

ציוד בדיקה עיקרי

מיקרוסקופ אופטי (OM)

יישום: תצפית בסיסית במיקרו-מבנה (למשל, דירוג גודל גרגרים).
דרישות תצורה: תזמון של 500×~1000×, מצויד בתוכנת ניתוח תמונה (למשל, Olympus Stream).

מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM)

יתרונות: תצפית ברזולוציה גבוהה של חסרים לא מתכתיים (למשל, MnS) וניתוח הרכב באמצעות EDS.
דוגמה למקרה: שטיחות בין-גבישיות שנגרמו על ידי ריכוז גפרית זוהו בניתוח שבר של קערת הילוכים לכוח סיבולת.

בדיקת מיקרו קשיות

שיטה: בדיקת שיפוע קשיות ויקرز (HV0.3~HV1) ליצירת עקומות עיבוד פני השטח.
תקן: ISO 2639 מגדיר את עומק עיבוד הפנים כמרחק מהמשטח עד לחומר הבסיס ב-550HV1.

ניתוח מיקרו-מבנה

מבנים מיקרוסקופיים נורמליים

תהליך עיבוד חום	מבנה מיקרוסקופי אידיאלי
קרבורציה ואינך	מרטנ사이트 מחטתי דק + פחות מ-10% אוستניט שנותר
עיבוד קירור באינדוקציה	מארטנ사이트 קריפטוקריסטליני + אזור מעבר אחיד
עיבוד בלהט וטבליה	סורביט טובל (הפצה אחידה של קרבידים)

פגמים נפוצים וסיבות

הקרבה מוגזמת: רשת קרבידים על פני השטח, גורמת להגברת שבירות וסיכון להתנתקות שכבת השן.
שריפת גריסה: צבעי טבליה הנראים לאחר שטיפה חומצית (ASTM E1257), ניתן למנוע באמצעות בקרת קצב תזונה ושימוש בגלגלי גריסה מ-CBN.
סדקים מאנישות: התפשטות בין-גבישית עם קצות חדים (מאושר על ידי SEM).

שם פגם	מאפיינים מיקרוסקופיים	סיבות והשלכות
מבנה וידמןשטטן	גרגירי פריט חד-פעמיים פולשים	התחממות מופרזת מובילה לצניעות מופחתת
מבנה קווי	שכבות מתחלפות של פריט ופרליט	סיגregation בשל יציקה-גליל גורם לאניזוטרופיה
העלאת טמפרטורה	חמצון או התכה בגבולות הגרעינים	טמפרטורת חימום גבוהה מדי תؤ lead לביטול מלא

הקודם: מבוא קצר לשינוי פרופיל גלגל שיניים

הבא: עיבוד גלגלים שיניים בדיוק גבוה: טכנולוגיית קינור

כל הקטגוריות

חדשות