גלגלי שיניים הם מרכיבי הילוכים מרכזיים בציוד מכני, וביצועיהם ואיכותם משפיעים ישירות על יעילות הפעולה וחיי הציוד כולו. כחוליה חשובה בתהליך ייצור הציוד, טיפול בחום ממלא תפקיד חשוב בשיפור הקשיות, עמידות הבלאי והתנגדות העייפות של גלגלי השיניים. עם זאת, תהליך הטיפול בחום מלווה לעתים קרובות בבעיות עיוות הילוכים, אשר לא רק משפיעות על דיוק הציוד, אלא גם עלולות להשפיע לרעה על חוזק וחיי השירות שלו. מאמר זה ידון בפירוט ב-12 הגורמים העיקריים של עיוות טיפול בחום ציוד, במטרה לספק התייחסות שימושית לייצור ציוד.
1. תכולת פחמן
תכולת הפחמן היא הגורם העיקרי המשפיע על עיוות טיפול בחום בציוד. ככל שתכולת הפחמן בחומר הציוד גבוהה יותר, כך גדל עיוות העיוות ועיוות הנפח במהלך ההמרה. הסיבה לכך היא שבמהלך תהליך ההמרה של פלדת פחמן גבוהה, הנפח משתנה מאוד כאשר אוסטניט הופך למרטנזיט, וכתוצאה מכך עיוות מוגבר. לכן, בבחירת חומרי הציוד, יש לשלוט באופן סביר על תכולת הפחמן בהתאם לדרישות השימוש הספציפיות.
2. יסודות סגסוגת
לאלמנטים סגסוגת יש גם השפעה משמעותית על עיוות הטיפול בחום הציוד. חלק מיסודות סגסוגת כגון C, Mn, Ni, Cr, Mo וכו' יכולים להגביר את יכולת ההתקשות, אך גם להגביר את נטיית העיוות. יסודות סגסוגת אחרים כגון Cr, Mn, Mo, Si, Ni, Ti וכו' עוזרים להפחית עיוותים. הסיבה לכך היא בעיקר כי אלמנטים אלה יכולים להשפיע על מבנה המיקרו של פלדה, ובכך להשפיע על חלוקת המתח והעיוות במהלך טיפול בחום.
3. התקשות
התקשות היא מדד ביצועים חשוב של חומרי ציוד, שקובע אם הציוד יכול לקבל מבנה מרטנזיט אחיד במהלך תהליך ההמרה. ככל שהקשיחות גבוהה יותר, כך העיוות שיוצר הציוד במהלך ההמרה גדול יותר. הסיבה לכך היא שבמהלך תהליך ההמרה של חומרים בעלי יכולת התקשות גבוהה, מהירות הטרנספורמציה של אוסטניט למרטנזיט מהירה ושינוי הנפח גדול, וכתוצאה מכך עיוות מוגבר. לכן, בעת בחירת חומרי ציוד, יש לשלוט באופן סביר על יכולת ההתקשות בהתאם לדרישות השימוש הספציפיות.
4. עיצוב ציוד
גם לצורת העיצוב ולגודל הציוד יש השפעה חשובה על עיוות הטיפול בחום שלו. פגמים בתכנון כגון צורה אסימטרית, אחידות חתך ירודה, קשיחות חישור ירודה ומיקום לא נכון של חורי תהליך יגדילו את עיוות הטיפול בחום של גלגלי שיניים. לכן, בעת תכנון גלגלי שיניים, יש לאמץ כמה שיותר צורות סימטריות, חתכים אחידים ומיקומי חורים סבירים בתהליך כדי להפחית את עיוות הטיפול בחום.
5. אי-הומוגניות של מיקרו-מבנה
ההטרוגניות המיקרו-מבנית של פלדה היא גם אחד הגורמים החשובים המובילים לעיוות טיפול בחום הילוכים. מבנה מיקרו לא-הומוגני כולל רקמה גסה, הפרדה גדולה ורקמה רשתית וכו'. פגמים אלו יגבירו את מידת העיוות במהלך תהליך ההמרה. לכן, במהלך תהליך ההכנה של חומרי ציוד, יש לבטל את הפגמים המיקרוסטרוקטורליים הללו ככל האפשר כדי לקבל מבנה מיקרו אחיד ועדין.
6. ארגון להקות והפרדה
מבנה פסים והפרדה הם אחד הפגמים הנפוצים בפלדה, ויש להם גם השפעה משמעותית על עיוות הטיפול בחום של גלגלי שיניים. המבנה הרצועות נוצר עקב חלוקה לא אחידה של אלמנטים מסגסוגת בפלדה, מה שיוביל לפיזור מתח לא אחיד במהלך תהליך ההמרה, ובכך יחמיר את העיוות. הפרדה נוצרת עקב חלוקה מחדש של יסודות מומסים במהלך תהליך ההתמצקות של פלדה, מה שיוביל לביצועים לא אחידים של חומר הציוד, ובכך ישפיע על עיוות טיפול בחום.
7. צורת בילט יציקה רציפה
לצורת היציקה המתמשכת יש גם השפעה מסוימת על העיוות של טיפול בחום הציוד. עיוות טיפול החום של גלגלי שיניים המיוצרים עם צורת בילט יציקה רציפה מרובעת הוא אחיד יחסית, בעוד לעיוות טיפול בחום של גלגלי שיניים המיוצרים בצורת בילט יציקה רציפה מלבנית יש כיווניות ברורה. הסיבה לכך היא בעיקר כי יציקה מתמשכת בצורות שונות יפיקו הפצות מתח שונות במהלך תהליך הקירור, ובכך ישפיעו על עיוות טיפול בחום.
8. גודל גרגר חיוני
גודל הגרגיר הפנימי מתייחס לגודל גרגרי הפלדה במצב אוסטניטי. ככל שגודל הגרגיר הפנימי דק יותר, כמות העיוות לאחר כיבוי הילוכים תפחת בהתאם. הסיבה לכך היא ששינוי הנפח של פלדה עדינה במהלך תהליך ההמרה מאוסטניט למרטנזיט קטן יחסית, ובכך מפחית את העיוות. לכן, בתהליך ההכנה של חומרי ציוד, יש להשתמש בפלדה עדינה ככל האפשר.
9. מבנה מקורי של ריק
למבנה המקורי של ריק הציוד יש גם השפעה חשובה על עיוות הטיפול בחום שלו. אם המבנה המקורי של הריק אינו אחיד, זה יגרום לפיזור מתח לא אחיד בציוד במהלך טיפול בחום, ובכך יחמיר את העיוות. לכן, במהלך תהליך ההכנה של החסר של ציוד, יש לבטל את חוסר ההומוגניות של המבנה המקורי ככל האפשר כדי לקבל מבנה מקורי אחיד ועדין.
10. תהליך חישול
לתהליך הפרזול יש גם השפעה משמעותית על עיוות הטיפול בחום הציוד. פרזול מלא מסייע להפחית עיוותים, במיוחד היווצרות של מבנה ייעול מתכת סביר לאחר פרזול, מה שיכול להפחית עיוות טיפול בחום. חישול סביר יכול גם להפחית את ההפרדה של הבילט המחושל, להפוך את המבנה לאחיד, לשפר את מבנה הלהקה ולעזור להפחית את עיוות הטיפול בחום. עם זאת, אם טמפרטורת החימום אינה אחידה במהלך תהליך החישול, דרגת העיוות אינה אחידה, או טמפרטורת החישול הסופית גבוהה, הדבר יגרום לעיוות טיפול החום של הגלגל להגדיל.
11. טיפול בחום הכנה
טיפול חום ראשוני בחסרי ציוד ממלא תפקיד חשוב בהפחתת עיוות הטיפול הסופי בחום. כאשר נעשה שימוש בנרמול רגיל, עיוות הטיפול בחום גדול יחסית; כאשר משתמשים בנורמליזציה איזותרמית או בכיבוי וטמפרור, ניתן להפחית את עיוות הטיפול בחום. הסיבה לכך היא שנורמליזציה איזותרמית, כיבוי וחיסול יכולים לשפר את המבנה המיקרו של הפלדה, להפוך אותה לאחידה ועדינה יותר, ובכך להפחית את עיוות הטיפול בחום.
12. תהליך כיבוי וקירור
תהליכי ההמרה והקירור הם חוליות מפתח ביצירת עיוות טיפול בחום של ציוד. במהלך תהליך ההמרה, ישנם גורמים רבים המובילים לעיוות עקב גורמים כגון שינויים גדולים בנפח הספציפי של הרקמה, טמפרטורות חימום גבוהות וקירור אינטנסיבי. ככל שקצב הקירור מהיר יותר, כך הקירור הלא אחיד חמור יותר ועיוות העיוות משמעותי יותר. בנוסף, סוג מדיום הקירור המרווה, ביצועי הקירור, התקשות וכו' קשורים גם לעיוותים. לכן, במהלך תהליכי ההמרה והקירור, יש לשלוט באופן סביר על פרמטרים כמו טמפרטורת החימום, קצב הקירור וסוג מדיום הקירור המכווה כדי להפחית את עיוות הטיפול בחום.
עיוות טיפול בחום של ציוד הוא תוצאה של מספר גורמים. על מנת להפחית את עיוות הטיפול בחום, יש לנקוט באמצעים מקיפים כדי לשלוט בו החל מבחירת חומר, תכנון ציוד, בקרת מיקרו-מבנה, תהליך פרזול, טיפול חום מקדים ותהליכי כיבוי וקירור. רק בדרך זו ניתן להבטיח ביצועים טובים ואיכות של גלגלי השיניים במהלך תהליך הטיפול בחום.
