단조 및 성형 후 스프라켓의 잔열은 스프라켓에서 직접 소멸됩니다.

실험 대상 및 방법

실험 대상

본 논문의 시험 대상은 그림 1에 나타낸 구조를 가진 스프로킷입니다. 스프로킷은 21개의 이빨, 피치원 직경 약 650mm, 내경 약 450mm, 이빨 두께 약 65mm, 무게 약 50kg입니다. 기술적 요건은 열처리, 경도 229~302 HB(dB: 3.5~4.0), 금속조직 등급 1~4, 결정립 크기 ≥5입니다.

테스트 방법

원래 스프라켓 제조 공정:블랭킹 → 빌렛 제작 → 중주파 가열 → 단조 → 트리밍 → 템퍼링 → 자분탐상 → 연삭 → 표면경화 + 저온 템퍼링 → 자분탐상 → 가공.

스프로킷 폐열 소화 생산 공정:소재 준비 → 빌렛 성형 → 중주파 가열 → 단조 → 모서리 다듬기 → 잔열 담금질 → 고온 템퍼링 → 자분탐상검사 → 연삭 → 표면 담금질 → 저온 템퍼링 → 자분탐상검사 → 가공.

스프로킷 소재는 40Mn²이며, 이는 저경화성 담금질 및 템퍼링 강 및 합금 구조용 강입니다. 주요 화학 성분은 표 1에 나와 있습니다.

표 1. 40Mn2강(wt%)의 주요 화학성분

"열처리 편람"에 따르면, 이 소재의 Ac3는 766℃이며, 권장 담금질 온도는 830~870℃입니다. 저희 공장에서는 이 소재를 1150±50℃에서 단조했습니다. 단조 및 트리밍 후, 적외선 온도계를 사용하여 트리밍 후 10개 부품의 온도를 측정했습니다. 트리밍 후 온도는 약 950℃였고, 담금질 전 가공물 온도는 약 880~910℃로 권장 담금질 온도보다 약간 높았습니다.

이 실험에서 부품은 당사 공장의 13t 전기 유압 해머를 사용하여 단조되었습니다. 트리밍 프레스로 모서리를 다듬은 후, 슬라이드를 통해 담금질 탱크 위의 후크로 옮겨졌고, 설계된 담금질 프로그램을 시작하여 담금질 공정을 완료했습니다(그림 2). 부품이 담금질 매체에 머무는 시간은 5~6분이었습니다. 사용된 담금질 매체는 후난성 류양에서 생산된 ZY-747형 PAG 수용성 담금질 매체였습니다. 매체 농도는 10%~12%로 조절되었으며, 매체 온도는 20~45℃로 유지되었습니다.

스프로킷은 잔류열로 담금질된 후, 담금질 공정 중 발생하는 과도한 구조적 응력으로 인한 균열을 방지하기 위해 고온 템퍼링을 위해 열처리 공장의 트롤리로로 신속하게 운반됩니다.

실험 결과 및 논의

담금질 경도 시험

스프라켓단조 및 잔류 열 담금질 후, 무작위로 세 개의 시편을 선택하여 담금질 경도 시험을 실시했습니다(치면 120°에서 세 지점을 시험했으며, 시험 장비는 HB-3000 브리넬 경도계였습니다). 그 결과를 원 공정의 담금질 경도와 비교했습니다. 결과는 표 2에 제시되어 있습니다.

표 2 두 담금질 공정의 경도 비교

담금질의 경도 결과는 기존의 담금질 및 템퍼링과 비교하여 다음과 같습니다.스프라켓단조 및 담금질 후 높은 경도는 마르텐사이트 조직 내 높은 전위 밀도와 단조 변형 중 석출된 미세 분산된 탄화물의 피닝 효과, 그리고 완전 담금질에 기인하며, 이로 인해 기존 담금질에 비해 경도가 100 HB 이상 높아집니다. 또한, 단조 후 담금질의 경도 분산은 기존 담금질보다 작습니다. 이는 주로 단조 후 잔류 열 담금질이 강의 경화능을 향상시키고, 2차 가열로 인한 탈탄 깊이를 줄이며, PAG 수용성 담금질 매체에서 개별 제품의 균일한 담금질 및 냉각을 보장하고, 담금질 매체를 효과적이고 균일하게 교반하여 경도 균일성을 향상시키기 때문입니다.