In che modo i riduttori epicicloidali possono garantire un'elevata capacità di uscita della coppia attraverso la selezione dei materiali e il trattamento termico?

(1) Selezione dei materiali: gettare le basi per elevata resistenza e affidabilità
Il materiale è un fattore chiave che influenza la capacità di carico degli ingranaggi. Solitamente selezioniamo i seguenti materiali per ingranaggi e parti strutturali:
Parte dell'ingranaggio:
Acciaio strutturale legato (come 20CrMnTi, 18CrNiMo7-6):
Questi materiali sono temprabili e possono formare un'elevata durezza sulla superficie degli ingranaggi pur mantenendo una buona tenacità nel nucleo, adatta a condizioni di carico elevato.
Acciaio a medio carbonio (come 42CrMo):
Questo materiale viene spesso utilizzato per ingranaggi che richiedono maggiore tenacità e resistenza agli urti, adatti ad ambienti di lavoro più impegnativi.

Cuscinetti e alberi:
L'acciaio legato ad alta resistenza (come GCr15 o 40Cr) viene solitamente utilizzato per garantirne la stabilità e la durata in condizioni di carico elevato e rotazione continua.

Materiale della custodia:
Utilizzare la saldatura di piastre in ghisa ad alta resistenza (come HT250) o acciaio a bassa lega per migliorare la rigidità e la resistenza alla fatica ed evitare la deformazione dell'involucro dovuta all'elevata coppia erogata.

(2) Trattamento termico: il processo principale per rafforzare la capacità di carico degli ingranaggi
Il processo di trattamento termico determina le prestazioni del materiale, che è particolarmente importante per le parti mobili soggette a carichi elevati come gli ingranaggi.
Carburazione e tempra: miglioramento della durezza superficiale e della resistenza all'usura
La superficie dell'ingranaggio viene trattata con cementazione e tempra per formare uno strato indurito con una durezza fino a HRC58-62, che ha una resistenza all'usura e alla fatica estremamente elevata.
La profondità dello strato indurito è generalmente compresa tra 0,8 e 2 mm, che viene regolata in base al modulo dell'ingranaggio e ai requisiti di carico per garantire che possa resistere all'usura superficiale e resistere agli urti sotto carico elevato.

Trattamento di nitrurazione: miglioramento della resistenza alla fatica
Per alcuni ingranaggi che richiedono resistenza alla corrosione o una maggiore durata a fatica, viene utilizzata la tecnologia di trattamento di nitrurazione e la durezza può raggiungere HV700-1000, riducendo al contempo la deformazione del trattamento termico e garantendo la precisione dell'ingranaggio.

Trattamento di rinvenimento: miglioramento della tenacità e della stabilità
Il nucleo dell'ingranaggio è temperato per ridurre lo stress interno del materiale e migliorare la tenacità, evitando così che l'ingranaggio si rompa a causa dell'eccessiva fragilità in caso di coppia elevata.

(3) Ottimizzazione tecnica: ulteriore miglioramento delle prestazioni del materiale

Oltre alla selezione dei materiali di base e ai processi di trattamento termico, ottimizziamo ulteriormente anche attraverso i seguenti metodi:
Controllo della composizione dei materiali
Aggiungere elementi in lega in tracce (come molibdeno e vanadio) per migliorare la stabilità anti-rinvenimento e la resistenza all'usura dell'ingranaggio, riducendo al contempo il rischio di distorsione.

Processo di trattamento superficiale
Una volta completato il trattamento termico, la superficie viene pallinata per migliorare la resistenza alla fatica introducendo uno stress di compressione superficiale, che è particolarmente adatto per scenari che richiedono un funzionamento a carico elevato a lungo termine.

Ottimizzazione della rigidità della scatola
Eseguire l'analisi degli elementi finiti (FEA) sulla scatola e progettare un layout ragionevole delle nervature di rinforzo quando sottoposto a coppia elevata per evitare che la deformazione della scatola influisca sulla precisione dell'ingranamento degli ingranaggi.

(4) Abbinamento di materiali e processi: raggiungere un equilibrio tra prestazioni e costi
Quando si producono riduttori epicicloidali ad alte prestazioni, è necessario trovare un equilibrio tra prestazioni e costi.
Per le attrezzature pesanti che richiedono carichi estremamente elevati, daremo priorità agli acciai legati ad alte prestazioni e ai processi di trattamento termico multistadio.
Per le apparecchiature industriali ordinarie, utilizziamo materiali in acciaio a medio carbonio più convenienti e processi standardizzati per garantire il rispetto dei requisiti prestazionali controllando i costi.

(5) Caso di applicazione pratica: prestazioni eccellenti del cambio a coppia elevata
Industria dell'energia eolica: il cambio dell'energia eolica adotta ingranaggi 18CrNiMo7-6 che sono stati carburati e temprati, che hanno elevata durezza e forte resistenza all'usura e possono trasmettere stabilmente centinaia di tonnellate di coppia.
Attrezzatura mineraria: il riduttore epicicloidale dell'escavatore utilizza ingranaggi forgiati 42CrMo con trattamento di carburazione profonda e può resistere a carichi di impatto e condizioni di coppia elevata per lungo tempo pur mantenendo prestazioni stabili.

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