Отчет пользователя:
Испытание на прочность при поверхностной закалке

Иллюстрация кривой прочности фланга зуба

Кафедра процессов производства штамповок в Лаборатории станков и технологии производства (WZL ) при Аахенском университете RWTH занимается, в частности, исследованием процессов обработки кромочных зон, таких как глубокая вальцовка и механическая обработка поверхностей (MOH). В MOH высокочастотные удары преимущественно сферической плунжерной головки приводят к выравниванию поверхности или целенаправленному структурированию, в заготовку вносятся остаточные сжимающие напряжения, а в зоне кромок достигается закалка.

Причина использования метода оттиска

Испытания на возмущение были проведены для создания кривых течения для основного материала, но это возможно только в ограниченной степени для поверхностного слоя, так как производство образцов с возмущающими свойствами материала поверхностного слоя возможно только в ограниченной степени. Необходимо, чтобы весь диаметр выпадающих образцов был закален в соответствии с твердостью корпуса аналоговых образцов с боковой стороны зуба. Следует отметить, что создается глубина затвердевания выпадающих образцов EHT = 3 мм, что трудно реализовать. Для сравнения, глубина затвердевания корпуса для аналоговых образцов с фланцем зуба составляет EHT = 1,2 +/- 0,2 мм, включая припуск на шлифовку 0,2 мм.

Цитата:
"С помощью метода вдавливания была выбрана альтернатива расстраивающему тесту. При этом методе кривые течения записываются непосредственно на аналоговые образцы с флангов зубьев, так что нет необходимости в сложном процессе изготовления образцов. Кроме того, метод позволяет сформировать глубинный профиль кривых течения и, таким образом, отобразить область перехода между закаленным корпусом поверхностным слоем и материалом основания". (2020)
Профиль прочности в предельной зоне фланга зуба аналог образца

Процедура тестирования и его результаты

Измерение и результат

Для достижения наиболее точного анализа поверхностного слоя, компонент сканировался слой за слоем с интервалом в 100 мкм от поверхности до прочности сердечника. Для каждого слоя оценивалось среднее значение по пяти точкам измерения.

С помощью метода вдавливания в соответствии с DIN SPEC 4864 из поверхностного слоя в ядро закаленного компонента получается кривая прочности. Кривые потока были предоставлены в WZL RWTH Aachen как истинные, так и технические кривые потока. На следующем этапе измеренные кривые потока передаются в материальную модель, которая описывает поведение потока как функцию расстояния до поверхности.

На рисунке показаны определенные кривые течения в закаленном корпусе поверхностного слоя до зоны активной зоны.

Дополнительная информация о проекте WZL

В рамках финансируемого DFG исследовательского проекта KL500/192-1 - Оптимизация поведения закалки цилиндрических зубчатых колес через машинно-замковые поверхности зубьев (Optigear) - исследовано влияние заготовок зубьев из закаленных в корпус 16MnCr5 (1.7131) зубьев машинной закалки на питтинг и трение. На основе изменения целостности поверхности в виде остаточных напряжений, твердости и рельефа устанавливаются причинно-следственные связи между обработкой MOH и несущей способностью ямок и трением поверхностей зубьев в контакте с катком. Влияние МОГ на краевую зону цилиндрических корпусов закаленных аналоговых образцов флангов зубов анализируется как экспериментально, так и имитационно. 

Имитационный подход реализуется методом конечных элементов (МКЭ). Решающим фактором в моделировании FE является описание поведения материала. Поведение пластмассового материала сохраняется в модели материала с помощью записанных кривых потока. В связи с закалкой корпуса поведение поверхностного слоя отличается от поведения материала основания, который до сих пор присутствует в интерьере. Поэтому в модели делается различие между поверхностным слоем и материалом основания. Следовательно, модели материалов осаждаются. В предыдущей работе были проведены неудачные тесты для генерации кривых течения.

ЛарсУльманн, научный сотрудник отдела процессов производства штамповок на ВЗЛ.

Imprintec GmbH
Universitätsstraße 142 
44799 Бохум
T +49 (0) 234970414 00
F +49 (0) 234970414 09
info@imprintec.de