Rawatan Haba Pengkarbonan untuk Gear: Meningkatkan Kekuatan, Ketahanan & Prestasi

Dalam sistem penghantaran kuasa moden, gear dijangka beroperasi di bawah keadaan ekstrem seperti tork tinggi, putaran berterusan, beban berat, kelajuan turun naik dan kitaran kerja yang panjang. Keluli aloi tradisional, walaupun dengan kekerasan intrinsik yang baik, selalunya tidak dapat menahan aplikasi yang mencabar sedemikian tanpa kegagalan permukaan, lubang gigi, calar, haus dan retakan lesu. Untuk mengatasi cabaran ini, rawatan haba menjadi langkah penting dalam pembuatan gear, dan antara semua kaedah,pengkarbonanmenonjol sebagai salah satu proses pengerasan permukaan yang paling berkesan.

Pengkarbonan (juga dikenali sebagai pengerasan selongsong) ialah teknik metalurgi yang memperkenalkan karbon ke dalam lapisan permukaan gear keluli pada suhu tinggi. Selepas pelindapkejutan, permukaan berubah menjadi selongsong martensitik keras manakala terasnya mengekalkan ketahanan dan rintangan hentakan. Gabungan ini keras di luar, kuat di dalam Itulah sebabnya gear karburator digunakan secara meluas dalam transmisi automotif, kotak gear perindustrian, jentera berat, peralatan perlombongan, pemacu aeroangkasa dan robotik.

Apakah itu Pengkarbonan?

Pengkarbonan ialah rawatan haba berasaskan resapan yang dilakukan pada suhu biasanya antara 880°C – 950°C. Semasa proses tersebut, gear dipanaskan dalam atmosfera yang kaya dengan karbon. Atom karbon meresap ke dalam lapisan permukaan keluli, meningkatkan kandungan karbonnya. Selepas direndam untuk masa yang diperlukan, gear dipadamkan dengan cepat untuk membentuk bekas martensit yang dikeraskan.

Kedalaman penembusan karbon dipanggil kedalaman bekas, dan boleh dikawal dengan mengubah suhu, masa pegangan dan potensi karbon. Secara amnya, kedalaman bekas sasaran adalah antara 0.8 mm hingga 2.5 mm, bergantung pada aplikasi, saiz gear dan kapasiti beban yang diperlukan.

Mengapa Gear Perlu Dikarburisasi?

Pengkarburisasi bukan sahaja tentang meningkatkan kekerasan; ia juga meningkatkan prestasi dengan ketara dalam keadaan kerja sebenar. Faedah utama termasuk:

1. Rintangan Haus Tinggi
   Permukaan yang dikeraskan menghalang haus kasar, bolong, mikro-spalling dan kerosakan akibat keletihan permukaan.

2. Kapasiti Membawa Beban Lebih Tinggi
   Gear berkarbur boleh membawa beban yang lebih berat dan menghantar tork yang lebih tinggi tanpa ubah bentuk.

3. Kekuatan Lenturan Gigi yang Dipertingkatkan
   Teras mulur yang lembut menyerap hentakan dan impak, sekali gus mengurangkan risiko patah gigi.

4. Kehidupan Keletihan Superior
   Gear berkarbur boleh beroperasi selama puluhan ribu jam dalam keadaan kitaran tinggi.

5. Geseran & Penjanaan Haba yang Dikurangkan
   Percantuman gigi yang lebih lancar memastikan penghantaran yang lebih senyap dan cekap tenaga.

Disebabkan oleh kelebihan ini, pengkarbonan telah menjadi rawatan haba standard untukautomotifgear, terutamanya untukgear serong, gear heliks, gear gelang, gear pembezaan dan aci penghantaran.

Proses Pengkarbonan Langkah demi Langkah

Proses pengkarbonan yang lengkap merangkumi beberapa peringkat, setiap satu mempengaruhi prestasi akhir:

1. Pra-Pemanasan dan Austenitisasi

Gear dipanaskan pada suhu pengkarbonan di mana keluli berubah menjadi austenit. Struktur ini membolehkan karbon meresap dengan mudah.

2. Difusi Karbon dan Pembentukan Kes

Gear dipegang dalam persekitaran yang kaya dengan karbon (gas, vakum atau agen pengkarbon pepejal). Atom karbon meresap ke dalam, membentuk bekas yang mengeras selepas pelindapkejutan.

3. Pelindapkejutan

Penyejukan pantas mengubah lapisan permukaan berkarbon tinggi menjadi martensit—sangat keras dan tahan haus.

4. Pembajaan

Selepas pelindapkejutan, pembajaan diperlukan untuk mengurangkan kerapuhan, meningkatkan ketahanan dan menstabilkan mikrostruktur.

5. Pemesinan / Pengisaran Akhir

Gear yang dirawat haba sering menjalani pengisaran akhir atau lapping untuk mencapai geometri gigi yang tepat, corak sentuhan yang lancar dan kawalan hingar yang optimum.

Jenis-jenis Pengkarbonan untuk Gear

Beberapa teknologi pengkarbonan telah dibangunkan, setiap satunya dengan kelebihan yang unik.

Antaranya,pengkarbonan vakumsemakin digemari untuk gear jitu kerana taburan bekasnya yang seragam, mesra alam dan herotan yang rendah.

Pemilihan Bahan untuk Pengkarbonan

Tidak semua keluli mesra pengkarbonan. Bahan yang ideal ialah keluli aloi rendah karbon dengan kebolehkerasan dan ketahanan teras yang baik.

Keluli pengkarbon biasa:

• 16MnCr5

• 20CrMnTi

• Keluli 8620/4320

• 18CrNiMo7-6

• SCM415 / SCM420

Keluli ini membolehkan pengerasan selongsong yang mendalam sambil mengekalkan teras mulur yang kuat—sesuai untuk gear tugas berat.

Faktor Kualiti dalam Gear Berkarbur

Untuk mencapai prestasi yang stabil, beberapa faktor kritikal mesti dikawal:

1. Kepekatan karbon permukaan

2. Kedalaman kes berkesan (ECD)

3. Aras austenit yang dikekalkan

4. Herotan dan kestabilan dimensi

5. Keseragaman kekerasan (58–62 HRC pada permukaan)

Proses pengkarbonan yang dikawal dengan baik memastikan gear beroperasi dengan andal selama bertahun-tahun dengan penyelenggaraan yang minimum.

Aplikasi Gear Berkarbur

Pengkarbonan digunakan secara meluas dalam industri di mana kebolehpercayaan, ketepatan dan ketahanan beban tinggi adalah penting:

• Kotak gear & sistem pembezaan automotif

• Traktor, perlombongan dan peralatan tugas berat

• Gear robotik dan automasi

• Kotak gear turbin angin

• Pemacu aeroangkasa dan transmisi turbin

• Sistem pendorongan marin

Di mana sahaja gear mesti menahan hentakan, tekanan dan tekanan putaran jangka panjang, pengkarbonan adalah penyelesaian yang paling dipercayai.

Rawatan haba pengkarburisasi mengubah gear keluli biasa menjadi komponen berprestasi tinggi yang mampu bertahan dalam persekitaran yang mencabar. Proses ini menguatkan permukaan daripada haus dan lesu sambil mengekalkan teras dalaman yang kukuh untuk rintangan hentaman. Seiring perkembangan jentera ke arah ketumpatan dan kecekapan kuasa yang lebih tinggi, gear berkarburisasi akan kekal sebagai teknologi utama dalam kejuruteraan moden dan sistem penghantaran kuasa.