01 Mecanismos de tratamento térmico do núcleo que afetam a vida útil dos equipamentos

• Resistência à fadiga ao contacto com a superfície dos dentes: Resistência a picadas (pockmarks) e espalhamento sob tensão de contacto cíclica.
• Resistência à fadiga da raiz dos dentes: Resistência à fissuração por fadiga e à fratura na raiz sob tensão cíclica de flexão.
• Dureza da superfície e resistência ao desgaste: Capacidade de resistir à perda de material na superfície do dente sob atrito de deslizamento e rolamento.
• Durabilidade e resistência do núcleo: Fornecer apoio resistente para a camada de superfície dura para evitar esmagamento ou fratura do dente sob cargas pesadas.

1. Apagamento e temperação (tratamento de modulação)

• Processo: Apagamento + temperação a alta temperatura.
• MecanismoO objetivo principal é atingir as principais propriedades das engrenagens, produzindo uma estrutura de sorbita temperada que equilibra a alta resistência e boa resistência.fornecendo um suporte sólido para as camadas de endurecimento da superfície subsequentesA resistência insuficiente do núcleo pode conduzir à deformação plástica da camada de superfície dura sob cargas pesadas, causando rachaduras na superfície ou indentos.
• Contribuição para a vida: Melhora a resistência e a resistência geral dos engrenagens, especialmente a resistência à fadiga da curvatura das raízes dos dentes, permitindo que os engrenagens suportem cargas de impacto significativas.É tipicamente um tratamento pré-calor (aplicado a espaços em branco) para engrenagens carburizadas e nitridadas.

2. Endurecimento de superfície (por exemplo, endurecimento por indução, endurecimento por chama)

• Processo: Aquece rapidamente a superfície do engrenagem a uma temperatura austenitizante, seguido de um resfriamento rápido para endurecer a superfície, mantendo a estrutura e as propriedades originais do núcleo.
• Mecanismo: Forma uma camada de martensita de alta dureza na superfície da engrenagem, melhorando significativamente a dureza da superfície e a resistência ao desgaste.deformação mínima, e alta eficiência.
• Contribuição para a vida:
  • Melhora significativamente a resistência à fadiga e à resistência ao desgaste, resistindo efetivamente a furos e desgaste.
  • Mantém a resistência do núcleo, permitindo que as engrenagens resistam a um impacto moderado.
   
• Limitação: Gradiente de dureza acentuado com concentração de tensão na interface entre a camada endurecida e o núcleo, potencialmente causando a ruptura da camada endurecida sob cargas extremas.

3Carburizante e apagador

• Processo: Aquece e retém engrenagens de aço de baixo teor de carbono (por exemplo, 20CrMnTi) num meio rico em carbono para difundir os átomos de carbono na superfície, seguido de amortecimento e temperamento a baixa temperatura.
• Mecanismo: O processo de reforço de engrenagem mais amplamente utilizado e abrangente, alcançando a combinação perfeita de "superfície dura e núcleo resistente":
  • Camada de superfície: Estrutura de martensita de alto carbono com dureza excepcional (HRC 58-62), resistência ao desgaste e resistência à fadiga por contacto.
  • Núcleo: Estrutura de martensita ou sorbita com baixo teor de carbono, com elevada resistência e boa dureza.
  • A tensão de compressão residual significativa na camada de superfície compensa a tensão de tração de cargas externas, melhorando muito a resistência à fadiga de dobra.
   
• Contribuição para a vida: Prolonga amplamente a vida útil das engrenagens, especialmente adequado para aplicações de alta carga, alto impacto e atrito grave (por exemplo, caixas de velocidades de automóveis, engrenagens do eixo traseiro).É um dos processos mais confiáveis para garantir uma longa vida útil das engrenagens.

4. Nitruração

• Processo: Aquece as engrenagens (500-580°C) num meio rico em nitrogénio para difundir os átomos de nitrogénio na superfície, formando uma camada de nitritos extremamente dura.
• Mecanismo:
  • Dureza superficial ultra-alta (HV 800-1200) com excelente resistência ao desgaste e desempenho anti-esfregamento.
  • Deformação térmica mínima devido à baixa temperatura de processamento e sem necessidade de amortecimento.
  • Melhora a resistência à fadiga e à corrosão.
   
• Contribuição para a vida: Particularmente adequado para engrenagens de precisão, engrenagens que operam em condições de desgaste elevado, de impacto moderado e em ambientes de alta temperatura ou corrosivos.
• Limitação: A fina camada nitrada (0,1-0,8 mm) resulta numa menor capacidade de carga do que as engrenagens carburizadas, com baixa resistência ao impacto.

5. Carbonitridagem

• Processo: Difunde simultaneamente átomos de carbono e de nitrogénio, combinando as vantagens da carburação e da nitruração.
• Mecanismo: Integra os benefícios de ambos os processos: maior resistência ao desgaste e resistência à fadiga do que a carburagem, menor temperatura de processamento com deformação mínima;camada de difusão mais profunda e melhor capacidade de carga do que a nitruração.
• Contribuição para a vida: Uma excelente alternativa à carburagem, especialmente para engrenagens de aço de carbono médio e baixo sob cargas moderadas que exigem resistência ao desgaste, resistência à fadiga e deformação controlada.