Серија знања · Основе пужног зупчаника

Пужни зупчаник Избор материјала Је одлука о упаривању, а не одлука о компонентама

Мрежа је триболошки систем — тврдоћа вратила, легура точка и стање површине међусобно делују како би произвели или контролисани процес разраде или катастрофално хабање. Независно одређивање материјала вратила и материјала точка је најчешћи узрок превременог отказа пужног зупчаника.

⚙ Korea Ever-Power Worm Gear Co., Ltd📍 Ansan-si, Gyeonggi-do, Koreja📧 [email protected]

Процес разраде: Зашто хемијски састав материјала на контактној површини одређује век трајања зупчаника

Када се нови пужни зупчаник састави и покрене, површине бочних страна зубаца нису савршено усклађене. Чак и уз прецизну производњу, микро-неравнине на обе површине су веће од дебљине уљног филма при покретању. Ове неравнине се сусрећу и пластично деформишу – процес који се назива разрађивање – све док геометрија контакта не постане довољно глатка да би хидродинамичко подмазивање потпуно раздвојило површине.

Да ли ће се разрађивање одвијати исправно или ће се претворити у хабање зависи искључиво од упаривања материјала на контакту. Код исправног упаривања, мекши материјал точка се хладно обрађује и прилагођава тврђем навоју вратила, стварајући глатку, очврсну контактну зону. Код неправилног упаривања — погрешна разлика тврдоће, погрешан хемијски састав легуре точка, неадекватна тврдоћа вратила — контакти са храпавостима генеришу локалне температуре бљеска које прелазе праг адхезије. Метал се преноси са једне површине на другу. Пренети метал ствара абразивне честице. Погон се погоршава за недељама.

Зашто је то одлука о упаривању: Материјал вратила одређује тврдоћу којој материјал точка мора да се прилагоди. Материјал точка одређује својства отпорности на хабање која стање површине вратила мора да подржава. Ако се једно уради исправно, а друго погрешно, то ће довести до истог квара као и ако се оба погрешно ураде.

Контактна зона мреже пужног зупчаника: навој вратила од каљеног челика наспрам бронзане површине зуба точка

Клизни контакт између бочне стране навоја пужа и површине зуба точка ради при великој брзини клизања (0,5–15 m/s) са великом разликом тврдоће — триболошки систем који захтева правилно упаривање материјала.

Избор материјала пужног вратила — Напредак квалитета челика

Избор материјала пужног вратила зависи од три захтева: површинске тврдоће за отпорност на хабање на мрежици, жилавости језгра за отпорност на ударна оптерећења и замор, и каљивости - дубине до које се тврдоћа може постићи термичком обрадом.

Ц45
45–55HRC
D1 Лака возила

Челик C45 — површинска тврдоћа 45–55HRC

Спецификација основног нивоа за пужне осовине лаких услова рада. C45 каљен кроз цеви постиже површинску тврдоћу само 42–48 HRC — недовољно за заштиту од хабања од калајне бронзе при брзинама клизања изнад 2 m/s. Индукционо каљење бочних страна навоја повећава површинску тврдоћу на 50–55 HRC, што је минимум прихватљив за пужне погоне стандардних услова рада. Ограничење C45 је низак садржај легуре — каљивост је плитка. Прихватљиво за примене лаких услова рада са ниским ударима при умереним брзинама клизања.

40Cr
50–56HRC
D1–D2 Средњи терет

Челик 40Cr — површинска тврдоћа 50–56HRC

Стандардна спецификација легираног челика за пужне преноснике средњег оптерећења. Додатак хрома 1% пружа знатно већу каљивост од C45 — вратило од 40Cr каљено на 50–56 HRC одржава ову тврдоћу по целом попречном пресеку типичних пречника пужних вратила (20–80 mm). Ово елиминише режим прелазног квара кућишта и језгра који погађа индукционо каљена вратила C45 под ударним оптерећењем. Подразумевана спецификација за стандардне пужне зупчанике од легираног челика компаније Korea Ever-Power — исправна спецификација за погоне транспортера, пољопривредне машине и индустријску аутоматизацију при умереним радним циклусима.

SCM415
58–62HRC
D2–D3 Тешка употреба

SCM415 челик — површинска тврдоћа 58–62HRC

Премијум спецификација за тешке пужне погоне где је потребно ударно оптерећење, континуирани рад са високим обртним моментом или максималан век трајања. Процес наугљеничавања дифузује угљеник у површински слој до дубине од 0,8–1,5 мм, стварајући тврду мартензитну површину од 58–62 HRC док језгро задржава оригиналну жилавост са ниским садржајем угљеника. Кључни детаљ: навој је брушен. после наугљеничавање, не пре тога. Брушење након наугљеничавања осигурава да коначна тврдоћа и геометрија буду истовремено на спецификационим вредностима.

42CrMo
54–58HRC
D3 Тешка оптерећења — Велики пресек

42CrMo челик — површинска тврдоћа 54–58HRC

За пужне осовине великог пресека са високим обртним моментом (типично модул M8 и више) где дубина карбуризираног кућишта постаје непрактична у односу на величину пресека. Кључно каљени 42CrMo на 54–58 HRC пружа конзистентнију тврдоћу кроз цео пресек зуба него карбуризирано кућиште на великој подлози. Затезна чврстоћа при овој тврдоћи: приближно 1.700–1.900 MPa. Коректно за примене са високим обртним моментом на великом модулу.

СС316
28–34HRC
Посебна окружења — Храна / Морска индустрија

SS316 челик — површинска тврдоћа 28–34HRC

Материјал који мора бити специфициран када је отпорност на корозију, усклађеност са безбедношћу хране или морска атмосфера примарно ограничење. Површинска тврдоћа од 28–34 HRC је знатно нижа од било које од горе наведених класа легираног челика. Ова нижа тврдоћа значи нижу отпорност површине на замор и ниже перформансе против хабања по јединици брзине клизања. Компензујте: одржавањем брзине клизања испод 4 м/с; коришћењем NSF H1 PAO мазива; и потврђивањем да је пројектовани обртни момент унутар смањеног капацитета комплета SS316, уместо претпоставке једнаког капацитета као и еквивалентни комплет легираног челика.

Материјал пужних точкова — шест легура и њихова област примене

Пужни точак је компонента која се хаба у правилно специфицираном пужном зупчанику. Вратило је пројектовано да буде знатно тврђе, тако да се точак преференцијално троши — прогресивно се прилагођавајући геометрији навоја вратила током периода разрађивања. Точак је, у ствари, жртвена триболошка компонента чија се брзина хабања и механизам хабања морају контролисати избором материјала.

ZCuSn10Pb1
Калајна бронза
Затезна чврстоћа~220 МПа
Тврдоћа65–90 ХБ
Отпорност на гребање★★★★★
Снага★★☆☆☆
ПрименаЛака-средња употреба, стандардна
ZCuAl10Fe3
Al-гвоздена бронза
Затезна чврстоћа~550 МПа
Тврдоћа140–180 ХБ
Отпорност на гребање★★★☆☆
Снага★★★★★
ПрименаТешка, ударна оптерећења
ZCuZn38Mn2Pb2
Мангански месинг
Затезна чврстоћа~380 МПа
Тврдоћа80–110 ХБ
Отпорност на гребање★★★☆☆
Снага★★★☆☆
ПрименаИсплатив OEM, средњи терет
СС316
Нерђајући челик
Затезна чврстоћа~520 МПа
Тврдоћа28–34 HRC
Отпорност на гребање★★☆☆☆
Снага★★★★★
ПрименаЗона хране 1, само директан контакт
ПА66 најлон
Полиамид 66
Затезна чврстоћа~75 МПа
Тврдоћа120 рандова
Отпорност на гребање★★★★☆
СнагаН/Д
ПрименаЛагани радни услови, ниска бука, суво мазиво
ПОМ (Ацетал)
Полиоксиметилен
Затезна чврстоћа~65 МПа
Тврдоћа120 рандова
Отпорност на гребање★★★★☆
СнагаН/Д
ПрименаПогони за инструменте, веома лаки услови рада
⚙

Правило критичног упаривања

Да би механизам за разрађивање исправно радио, мора постојати минимална разлика тврдоће између површине пужног вратила и материјала пужног точка. Недовољна разлика доводи до тога да се обе површине абразивно труле, уместо да се мекша прилагоди тврђој.

⚙ Правило 1: Против ZCuSn10Pb1 (65–90 HB ≈ 7–9 HRC) — Пужно вратило мора бити ≥ 45 HRC. Ово омогућава индукционо каљење минимума C45 (50–55 HRC).
⚙ Правило 2: Против ZCuAl10Fe3 (140–180 HB ≈ 14–18 HRC) — Пужно вратило мора бити ≥ 55 HRC. Потребно је 40Cr каљено (50–56 HRC) или пожељно SCM415 цементирано (58–62 HRC).
⚙ Правило 3: У односу на точак од нерђајућег челика (28–34 HRC) — осовина од нерђајућег челика је једини исправан пар. Угљенични челик у односу на точак од нерђајућег челика (SS316) ствара галвански пар у влажним/прехрамбеним/морским срединама.
⚙ Правило 4: Против најлонског/POM точка — Тврдоћа вратила није контролни фактор — површинска обрада јесте. Вратило мора бити брушено до Ra ≤ 0,8 µm. Каљено до краја како би се спречило хабање од абразивних пластичних остатака.

Кршење Правила 2 је најчешћа грешка у спецификацији материјала: Навођење C45 или 40Cr у односу на алуминијум-гвоздену бронзу је неадекватно — тврдоћа зуба од алуминијум-гвоздене бронзе приближава се тврдоћи површине вратила, обе површине се истовремено абразивно обрађују, што производи брзу промену димензија и катастрофалну ескалацију буке без постепеног упозорења које пружа правилно упаривање хабања.

Матрица избора упаривања материјала

Осовина → Точак ↓ Индукција Ц45
50–55 HRC		 40Cr кроз
50–56 HRC		 SCM415 карбуратор.
58–62 HRC		 42CrMo до
54–58 HRC		 СС316
28–34 HRC
ZCuSn10Pb1 Калајна бронза
✓ Прихватљиво
Само лака радна места
✓✓ Најбоље
Стандардна дажбина
✓✓ Одлично
Тешка употреба
✓✓ Одлично
Велики модул
✗ Није за корекцију окружења.
ZCuAl10Fe3 Al-гвоздена бронза
✗ Недовољно
разлика тврдоће
⚠ Маргинално
Избегавајте ударна оптерећења
✓✓ Тачно
Ударна дужност
✓✓ Тачно
Тешки део
Н/Д
ZCuZn38Mn2Pb2 Mn месинг
✓ Лака употреба
✓✓ Средњи терет
✓✓ Тешка употреба
✓ Тешка употреба
✗ Није за кор.
SS316 нерђајући челик
✗ Галванска корекција
✗ Галванска корекција
✗ Галванска корекција
✗ Галванска корекција
✓✓ Храна/Морски производи Z1
PA66 / POM пластика
✓ Светло
Прво полирајте вратило
✓ Лака употреба
Претеривање
Претеривање
✓ Сушење са ниским нивоом буке

Практичан пут доношења одлука за нове апликације

1. Да ли је оперативно окружење производња хране (HACCP), морско или корозивно прање?
ДА → Вратило од SS316 + точак од SS316 (Z1) или вратило од SS316 + точак од калајне бронзе (Z2)
НЕ → пређите на питање 2
2. Да ли апликација има значајно ударно оптерећење (покретање DOL мотора под пуним оптерећењем, повремени удари процеса)?
ДА → SCM415 карбуризована осовина + ZCuAl10Fe3 точак од алуминијумске бронзе
НЕ → пређите на питање 3
3. Да ли је континуирани обртни момент изнад 300 Nm или радни циклус изнад 70%?
ДА → 40Cr каљено вратило + ZCuSn10Pb1 точак од калај бронзе (D2)
НЕ → C45 индукционо вратило + ZCuSn10Pb1 точак од калај бронзе прихватљиво (D1)
→ Потврдите да разлика тврдоће испуњава горе наведена правила упаривања. Доставите детаље о примени компанији Korea Ever-Power ради потврде материјала пре наручивања.

Корејски производи Ever-Power

Производи пужних зупчаника према спецификацији материјала

Сет пужа и пужног зупчаника од легираног челика
Стандардно упаривање · D1–D2
Сет пужа и пужног зупчаника од легираног челика
Осовина од пужа од 40Cr каљеног материјала упарена са точком од калајне бронзе ZCuSn10Pb1 је стандардна спецификација за средње услове рада — прави пар за већину индустријских погонских примена. Осовина од 40Cr постиже 50–56 HRC каљена, пружајући адекватну разлику тврдоће у односу на калајну бронзу (65–90 HB) за поуздано разрађивање и дуг век трајања. Водећа фаза точка од калајне бронзе пружа граничну заштиту од подмазивања током покретања и повременог рада. За D3 примене са великим условима рада, исти производ је доступан са SCM415 карбуризованом осовином (58–62 HRC) и точком од алуминијум-гвоздене бронзе ZCuAl10Fe3 — наведите потребну класу рада приликом наручивања. Сертификати материјала за осовину и точак укључени су уз сваки упарени сет.
Вратило40Cr · 50–56 HRC каљено до краја
ТочакZCuSn10Pb1 · 65–90 HB
МодулМ1–М10
Диференцијал тврдоћеПотврђено приликом наручивања

Погледајте производ →

Месингани пуж и сет пужних точкова
Мангански месинг · Исплативо
Месингани пуж и сет пужних точкова
Точак од манганског месинга ZCuZn38Mn2Pb2 упарен са пужним вратилом каљеним кроз 40Cr или индукцијски каљеним C45. Месингани точак нуди средњи пут између калајне бронзе (најбоља отпорност на хабање, мања чврстоћа) и алуминијум-гвоздене бронзе (највећа чврстоћа, мања отпорност на хабање): затезна чврстоћа од приближно 380 MPa у односу на 220 MPa за калајну бронзу, са бољом отпорношћу на хабање од алуминијум-гвоздене бронзе. Широко се користи у OEM апликацијама где циљни трошкови спречавају спецификацију скупље калајне бронзе и где је радно време лагано до средње са предвидљивим оптерећењем, а не ударима или јачином. Садржај мангана (1,5–2,5%) обезбеђује извесно очвршћавање у односу на обичан месинг, продужавајући век трајања зубаца.
Легура за точковеZCuZn38Mn2Pb2 (~380 MPa)
ВратилоИндукција C45 или 40Cr кроз
ПрименаOEM произвођач лаких и средњих услова рада
Сертификат о мат.Стандардно укључено

Погледајте производ →

Комплет пластичних пужних зупчаника
PA66 / POM точак · Лака употреба
Комплет пластичних пужних зупчаника
Точак од PA66 најлона или POM ацетала упарен са каљеним челичним вратилом за лагане услове рада и примене са ниским нивоом буке. Самоподмазујући пластични точак елиминише потребу за подмазивањем у уљној купки — што је кључно за примене у затвореним просторима или чистим окружењима. Челично вратило мора бити брушено до Ra ≤ 0,8 µm — храпавија површина вратила брзо абразивно обрађује пластични точак уместо да се глатко окреће. Пластични зупчаници Korea Ever-Power стандардно укључују брушено, полирано вратило. PA66 апсорбује ограничену влагу из околине; POM је пожељнији тамо где је важна димензионална стабилност при променама влажности. Није потребно подмазивање — наведите маст само ако радна температура прелази 80°C.
Материјал точковаPA66 / POM (навести приликом поруџбине)
Завршна обрада вратилаУземљење Ra ≤ 0,8 µm (стандардно)
ПодмазивањеСува или лагана маст
МодулM0,5–M4 (лаки опсег)

Погледајте производ →

Најчешћа питања о избору материјала

Питања инжењера и купаца о материјалу за пужне зупчанике

Зашто се мој пужни точак брзо троши након само три месеца употребе? Материјал изгледа исправно на папиру.+

Брзо хабање у исправно наведеној инсталацији на папиру обично указује на један од три проблема. Прво, кршење диференцијала тврдоће: проверите тврдоћу вратила преносивим Роквел тестером уместо да се ослањате само на сертификат материјала. Вратило испоручено као 40Cr, али није правилно термички обрађено, може имати 35–42 HRC уместо 50–56 HRC, што га ставља на или испод минимума за адекватну диференцијалну тврдоћу у односу на калајну бронзу. Друго, проблем са мазивом: уље за зупчанике са EP адитивима напада бронзани точак. Треће, контаминација: абразивне честице у мазиву — чак и ако идентификујете и уклоните извор, абразивне честице које су већ у уљу настављају да абразивно обрађују док се уље не промени.

Могу ли надоградити точак са калај бронзе на алуминијумско-гвоздену бронзу како бих добио дужи век трајања без промене пужног вратила?+

Ово је грешка упаривања описана у правилу разлике тврдоће. Ако је ваше пужно вратило индукционо каљено C45 (50–55 HRC) или 40Cr кроз каљено (50–56 HRC), не можете једноставно заменити ZCuAl10Fe3 без провере да ли је тврдоћа вратила одговарајућа. Код 40Cr у односу на ZCuAl10Fe3, разлика тврдоће је довољна. Код C45 у односу на ZCuAl10Fe3, маргина је мања и требало би је проверити прорачуном ризика од хабања при вашој радној брзини клизања. Ако је ваше вратило C45 и желите точак од алуминијум-гвоздене бронзе, истовремено надоградите на SCM415 карбуризовано вратило — вратилу је потребна већа тврдоћа да би правилно функционисало са тврђом легуром точка.

Која је разлика између калајне бронзе ZCuSn10Pb1 и ZCuSn12 за пужне точкове? Када треба да наведем виши степен калаја?+

ZCuSn12 има приближно 20% већи садржај калаја од ZCuSn10Pb1, пружајући нешто већу затезну чврстоћу (~250 MPa у односу на ~220 MPa) и већу тврдоћу (~90–110 HB у односу на ~65–90 HB). Перформансе против хабања из водеће фазе су сличне између две класе. ZCuSn12 вреди навести када вам је потребан већи капацитет него што ZCuSn10Pb1 може да пружи у истом модулу, али примена нема ударно оптерећење које би оправдало прелазак на ZCuAl10Fe3.

Имам пужни зупчаник у влажном приобалном окружењу, али не мора бити прехрамбеног квалитета. Да ли ипак треба да наведем SS316?+

За пужну осовину, да — ако кућиште није потпуно запечаћено и осовина је изложена приобалној атмосфери, SS316 је исправна спецификација. Осовина од поцинкованог угљеничног челика почеће да се корозира у року од 12–18 месеци у морској атмосфери, а осовина од SS304 у року од 6–24 месеца због корозије изазване хлоридом. За пужни точак, ако се точак налази унутар запечаћеног кућишта, калајна бронза ZCuSn10Pb1 остаје прихватљива — бронза добро отпорна на корозију у морској атмосфери. Ако је директно изложена сланој прскалици, алуминијум-гвоздена бронза ZCuAl10Fe3 је отпорнија на морско биообраштање и интеркристалну корозију која се развија у калајној бронзи при поновљеним циклусима мокро-суво.

Зашто ми је потребан сертификат материјала за пужну осовину? Да ли могу да верујем да је осовина од 40Cr заправо од 40Cr?+

Замена материјала у ланцу снабдевања је чешћа него што инжењери очекују, посебно за вратила купљена преко посредничких дистрибутера. Вратило од C45 и вратило од 40Cr изгледају идентично пре термичке обраде. Тест тврдоће потврђује постигнуту тврдоћу, али не и легуру — могуће је термички обрадити C45 на 50 HRC индукционим каљењем, док технички лист наводи 40Cr каљен на 52 HRC. Разлика се показује у дубини кућишта и веку трајања до замора. Сертификат материјала за број термичке обраде доказује састав легуре — не само резултат тврдоће.

Да ли постоји компромис између тежине и цене између различитих материјала точкова који би требало да узмем у обзир?+

Да, и то је значајно код већих величина модула. Калајна бронза ZCuSn10Pb1 је релативно скупа легура бакра — код модула M6 и више, точак може бити главна компонента трошкова зупчаника. Од најниже до највише цене: POM/PA66 < мангански месинг < ZCuAl10Fe3 < ZCuSn10Pb1 < SS316. Имајте на уму да је трошак материјала део укупних трошкова инсталације — навођење погрешног материјала и замена зупчаника сваких 6 месеци кошта много више него једнократно исправно навођење.

Која је разлика у веку трајања између исправно специфицираног и неправилно специфицираног комплета пужних зупчаника?+

Разлика у веку трајања је типично 10:1 или већа. Правилно специфициран сет показује постепено, контролисано хабање бочних страна зубаца точка током хиљада сати, мерљиво бројањем честица у анализи уља, са довољним упозорењем пре него што се прекораче димензионална ограничења. Неправилно специфициран сет — погрешна разлика тврдоће, погрешно мазиво, контаминација — обично отказује због хабања или брзог абразивног хабања у року од 200–500 сати.

Да ли је спецификација материјала и даље толико важна за пужни зупчаник који ретко ради — само неколико сати недељно?+

Ретко коришћење повећава вероватноћу отказа граничног подмазивања, а не смањује. Сваки пут када се погон поново покрене из стања мировања, мрежа ради у режиму граничног подмазивања — без хидродинамичког филма — првих неколико секунди до минута док радна температура и брзина клизања не изграде филм. Погон који се често покреће и зауставља доживљава пропорционално више граничног подмазивања у односу на укупно време рада. Својство граничног подмазивања у оловној фази точка од калајне бронзе је посебно вредно у повременим применама. Никада не закључујте да ретко коришћена примена може толерисати ниже спецификације материјала.

Добијте препоруку за материјал за вашу примену

Наведите класу рада, радно окружење, услове ударног оптерећења, континуирани обртни момент и све посебне захтеве (прехрамбена индустрија, поморство, документација). Korea Ever-Power потврђује исправно упаривање материјала вратила и точка са прорачуном разлике тврдоће пре наручивања.

Уредник: Cxm

ВР тура наше фабрике

ОЗНАКЕ:Пужни зупчаник | пужни зупчаник пужњак