Dişli Çeliği Seçimi: Sementasyon vs Tam Sertleştirme

İki felsefe

Bir dişli dişi, temas (pitting) dayanımı için sert, aşınmaya dirençli bir yüzeye ve eğilme dayanımı için tok bir çekirdeğe ihtiyaç duyar. İki çelik ailesi bu dengeyi farklı şekilde sunar.

Sementasyon çelikleri

Düşük karbonlu alaşımlı çelikler — 8620, 16MnCr5, 20MnCr5, 20CrMnTi — yumuşak işlenir, sementasyon yapılır, sonra su verilir. Sonuç: belki 30–45 HRC'lik bir çekirdek üzerinde yaklaşık 58–62 HRC'lik bir kabuk.

• Yaygın seçenekler arasında en yüksek temas ve eğilme yorulma dayanımı.
• Kabuk derinliği diş boyutuyla ölçeklenir: yaygın kullanılan bir pratik kural, etkili kabuk derinliğini yaklaşık 0.15–0.30 × module olarak koyar — module 3 bir dişli yalnızca milimetrenin birkaç onda birine ihtiyaç duyar, module 10 bir dişli orantılı olarak daha fazlasına ihtiyaç duyar.
• Maliyet: sementasyon çevrimleri uzundur, çarpılma yönetilmelidir (genellikle finiş taşlama), ve çok büyük dişlilerin üniform şekilde kabuklandırılması pratik olmaz.

Tam sertleştirme çelikleri

42CrMo4 / 4140 ve benzeri orta karbonlu alaşımlı çelikler, üniform ~28–36 HRC'ye su verilir ve temperlenir, sonra kesilir veya finiş işlenir. Yüzey sertliği — ve dolayısıyla pitting direnci — daha düşüktür, ancak:

• Kabuk derinliği sınırı yoktur; büyük modüllü, büyük çaplı dişliler (rüzgar, değirmen, deniz yardımcıları) için uygundur.
• Dişler daha sonra indüksiyonla sertleştirilebilir (yanakta yaklaşık 50–55 HRC) ve temperlenmiş bir çekirdek korunurken yüzey dayanıklılığı geri kazanılabilir.
• Nitrürlenmiş çelikler, orta yükler için üçüncü bir yoldur: sınırlı kabuk derinliğinde, neredeyse hiç çarpılma olmadan çok sert ince kabuklar.

Seçim mantığı

Durum	Tipik seçim
Küçük/orta modül, yüksek tork yoğunluğu, otomotiv ve şanzıman görevi	Sementasyon: 8620, 16MnCr5, 20CrMnTi
Büyük modül, darbe yükleri, tek seferlik endüstriyel dişliler	Tam sertleştirilmiş 42CrMo4, isteğe bağlı indüksiyonla sertleştirilmiş
Çarpılmanın düzeltilemediği hassas dişliler	Nitrürleme çeliği
Düşük yük, düşük maliyet, değiştirilebilir dişliler	1045 veya dökme çelik, sertleştirilmemiş veya hafif sertleştirilmiş

Pratik sınır boyut ve gerilimdir: modüller büyüdükçe ve kabuk derinlikleri bir milimetre kadarını aşacak hale geldikçe, sementasyon maliyeti ve çarpılma dik şekilde artar ve yüzey işlemli tam sertleştirme genellikle kazanır.

Isıl işlem ve finiş gerçeği

Sementasyon, saatlerle-günlerle ölçülen bir parti prosesidir: dişliler taşlama payı ile işlenir, kabuklandırılır, su verilir ve diş doğruluğunu geri kazanmak için finiş taşlanır veya sert sıyırma yapılır — bu finiş adımı, proses planında ve tolerans bütçesinde en başından yer almalıdır. Tam sertleştirilmiş dişliler daha basittir: önce su verme ve temperleme, sonra boyut izin verdiği yerde sertleştirilmiş taslakta dişleri kesme, sert kesmenin verdiği yanak finişini kabul etme, veya yumuşak kesip biraz daha gevşek doğrulukla indüksiyonla sertleştirme. Her iki yol için de, çeliğin sertleştirilebilirlik bandı (satın alma standardındaki H-band), diş kökünde çekirdek sertliğini garanti eden şeydir; sertleştirilebilirlik bandı olmadan bir kalite belirtmek, en önemli dişli özelliğini şansa bırakır.