201809. lajstromszámú szabadalom • Kerékféltengely és eljárás előállítására
HU 201809 B Ugyancsak célszerű, ha az ötvözet tartalmaz 0- 0,15 tömeg% rezet, 0-0,2 tömeg% nikkelt, 0-0,15 tömeg% molibdént, 0,02-0,045 tömeg% ként és legfeljebb 0,035 tömeg% foszfort. A találmány szerinti kerékféltengelyek keménysége a középvonalban Rc = 35, a keménység a felületen temperálás után 52 és 59 Rc érték között van. A felülettől mintegy 15 mm távolságra a maximális keménység értéke Rc = 40. Az említett összetétel és ideális átmérőtartomány betartása esetén a fenti értékek biztosíthatók. A féltengelyek előállításakor a 0,4-0,48 tömeg% karbont, 1,35-1,61 tömeg% mangánt, 0,16-0,3 tömeg% szilíciumot, 0-0,23 tömeg% krómot, valamint vasat és az edzés szempontjából közömbös komponenseket tartalmazó acélból egyik végén csappal, másik végén karimával ellátott darabokat kovácsolunk és a kovácsolás után közvetlenül, tehát feszültségmentesítő izzítás, illetve normalizálás nélkül indukciós edzést fézünk, majd a végeket készre esztergáljuk. A nagyszilárdságú karbonacélok vizsgálata során kiderült, hogy az összetételben jelentkező minimális változás is meglepő hatást eredményezhet a késztermék tulajdonságaiban és ez a termék, például kerék féltengely előállítási technológiájának alapvető változását is eredményezheti. Jó példa erre az említett kerék féltengelyek összetétele és gyártási technológiája. A gépjárművekben alkalmazott kerék féltengelyek, elsősorban személyautók és könnyű teherautók céljára nem nagyobb átmérőjűek, mint 44 mm. Ilyen tengelyek könnyen előállíthatók a 1541 jelű acélötvözetből, amely megfelelően keményíthető normalizálás vagy lágyító izzítás nélkül. Ha azonban ennél nagyobb (44- 52 mm) átmérőjű kerék féltengelyeket akarunk előállítani 132300 és 176400 N közötti terhelési tartományra, ezen ötvözet már nem bizonyul megfelelően keményíthetőnek a kívánt mélységben. Ebből következően az élettartama is csökken. Ezért az ilyen terhelésű kerék féltengelyeket a már említett 15841 jelű ötvözetből készítik és minthogy ezen ötvözet nyomelemként bórt is tartalmaz, biztosítható a megfelelő mélységű átedzés. Az alábbi táblázatban bemutatjuk az SAE/AISI 1541 típusú acél kémiai összetételét. Összetevők tömegszázalékos összetétel 3 karbon 0,36-0,44 mangán 1,35-1,65 szilícium 0,15-0,35 kén max. 0,050 foszfor max 0,040 A bórral adalékolt 15841 jelű acél összetétele hasonló, azzal a különbséggel, hogy a fentieken kívül tartalmaz 0,0005-0,003 tömeg% bórt is. A jelentős mangán tartalom és a bór mikroötvözés következtében a következő terhelési tartományok biztosíthatók: Terhelés Tengely átmérő 4 132300 N 3,7 mm 149400 N 46,7 mm 167800 N 48,5 mm 176400 N 52,07 mm Jóllehet az említett 15841 jelű acél megfelelő keményíthetőséggel és így a kívánt szilárdsággal rendelkezik, gyártása meglehetősen bonyolulttá válik a kisebb átmérőjű munkadarabokhoz képest. Általában az ilyen kerék féltengelyeket a megfelelő átmérőjű öntött tuskóból készítik. Miután a tuskókat, illetve a rudakat a kerék féltengelynek megfelelő hosszra vágják, a tengelyvégeken kovácsolással kialakítják a szokásos csapot és karimát. Az említett csap, illetve karima pontos méreteit és alakját a megrendelő, illetve az igények határozzák meg. A kovácsolás után az esztergálással készméretre munkálhatok a kerék féltengelyek. A keményítőst az esztergálás után a kritikus hőmérséklet fölé történő hevítéssel és vízben történő hűtéssel végzik el. Célszerű a hevítést indukciós úton végezni oly módon, hogy a tengelyt két végén befogva álló vagy mozgó indukciós tekercsben forgatjuk. A vízben történő gyors hűtés biztosítja a megfelelő keménység kialakulását. A féltengelyeket végül folyamatos üzemű kemencében temperáljuk, hogy a visszamaradó feszültségeket eltüntessük. Ez a felületi keménység értékét néhány egységgel csökkenti. Ha a féltengelyeket a 1541 jelű acélból készítik, a fent leírt eljárást alkalmazzák, azaz nem végeznek közbülső hőkezelést a kovácsolás és az esztergálás között. Ha azonban a féltengelyek a 15B41 jelű acélból készülnek, a bór adalék kiválást eredményez a szemcse határokon és hogy az ebből adódó feszültségeket megszüntessük, lágyító hőkezelést, illetve normalizálást kell végezni a kovácsolást követően, az esztergálás és az edzés előtt. A lágyító, illetve normalizáló hőkezelés - mint mondottuk - hosszú és drága művelet és jelentősen növeli a féltengelyek gyártási költségeit. Egyéb acélok, például az 50B50 jelű, amelyek ugyancsak biztosítják a megfelelő szilárdságot és keményíthetőséget, még drágábbak és ugyancsak igénylik a normalizáló hőkezelést. A különböző összetételű karbonacélokkal végzett kísérleteink és elemzéseink, amelyek során a próbák keresztmetszetében vettünk fel a Jiminyteszthez hasonló profilokat, azt találtuk, hogy tökéletesen megfelelő keményedési görbét nyerünk, ha a tengely minimális folyáshatára eléri a 758xl06 N/m2 értéket. Ekkor a fáradásos élettartam is igen jó értékeket mutat. Annak alapján, hogy a króm a mangánhoz hasonlóan fokozza a keményíthetoségi mélységet, különböző mangán és krómtartalmú ötvözeteket vizsgáltunk. Azt tapasztaltuk, hogy túl nagy krómtartalom ugyancsak túlságos felkeményedést eredményez. Hasonlóképpen, ha mind a mangán, mind a karbon a megengedett tartomány felső határán van, a magrész túlságosan felkeményedése jelentkezik, ami megint csak csökkenti a fáradásos élettartamot. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
