Bagaimana Persiapan Pra-Karbonisasi yang Tidak Tepat Menyebabkan Kegagalan Kedalaman Lapisan yang Tidak Merata pada Gir

Time : 2025-11-03

Mengapa "Pretreatment yang Tampak Sederhana" Menentukan Umur Pakai Roda Gigi?

Proses Incarburizing Dimulai Sebelum Pemuatan ke Dalam Tungku—Bukan Saat Tungku Dinyalakan

Dalam industri manufaktur roda gigi, ada kebenaran yang sangat diakui: "Setengah dari keberhasilan proses carburizing bergantung pada pretreatment." Banyak masalah kualitas carburizing di lapangan—seperti bintik-bintik lunak lokal, kedalaman lapisan yang tidak konsisten, pit awal, penurunan mendadak pada umur kelelahan kontak, dan lain-lain—pada akhirnya bukan disebabkan oleh kerusakan tungku atau formula kimia yang cacat, melainkan oleh kesalahan dalam persiapan sebelum incarburizing.

Kedalaman lapisan yang tidak rata merupakan salah satu bahaya tersembunyi paling kritis bagi roda gigi. Dampaknya jauh melampaui sekadar ketidakkonsistenan kekerasan:

Bintik-bintik lunak lokal → Sangat rentan terhadap pit awal
Kedalaman lapisan yang tidak konsisten → Distribusi tegangan kontak yang tidak seimbang
Kedalaman lapisan yang tidak mencukupi di bagian akar gigi → Penurunan umur kelelahan lentur
Struktur permukaan yang tidak rata → Risiko meningkatnya "lapisan putih" atau pembakaran selama proses gerinda roda gigi berikutnya
Kebisingan tinggi dan permeshan yang tidak stabil → Kinerja NVH (Noise, Vibration, Harshness) menurun

Singkatnya: Kedalaman lapisan yang tidak rata adalah bom waktu untuk kegagalan gigi transmisi dini.

Tiga Masalah Pra-Pengolahan yang Sering Diabaikan dan Menentukan Hasil Karburisasi

1. Degasifikasi Tidak Lengkap → Perlindungan Potensi Karbon Permukaan dan Karburisasi Asimetris

Degasifikasi menghilangkan noda minyak, residu cairan pendingin, keringat tangan, endapan cairan pemotong, dan kontaminan lainnya. Degasifikasi yang tidak memadai menyebabkan:

Lapisan minyak menghalangi transmisi potensi karbon
Penurunan laju karburisasi lokal
Kedalaman lapisan yang dangkal atau bahkan "bintik putih" dan "bintik lunak"

Area bermasalah ini sangat rentan terhadap pit pada aplikasi dengan tekanan kontak tinggi seperti gearbox orbit.

2. Skala yang Tidak Dihilangkan → Pembentukan Lapisan Penghalang Karbon

Bahan baku roda gigi tempa biasanya memiliki lapisan oksida yang tebal yang, jika tidak sepenuhnya dihilangkan, menyebabkan:

Zona terblokir karbon bahkan dalam proses karburisasi vakum
pengurangan kedalaman lapisan sebesar 20%–50%
Mikrostruktur permukaan yang tidak rata
"Karburisasi terbalik" (peningkatan kandungan karbon pada lapisan yang lebih dalam disertai penipisan karbon di permukaan)

Roda gigi dengan cacat ini sangat rentan terhadap pit setelah penggerindaan—kekerasan permukaan yang tidak mencukupi dikombinasikan dengan kekerasan internal menciptakan konsentrasi tegangan yang berbahaya.

3. Pemuatan Tungku yang Tidak Tepat → Jalur Karburisasi Lokal Terhalang

Pemuatan tungku jauh lebih kompleks daripada sekadar "meletakkan roda gigi ke dalam." Hal ini secara langsung memengaruhi:

Pola sirkulasi gas tungku
Luas area kontak gas tungku
Keseragaman paparan potensi karbon di seluruh permukaan roda gigi

Pemuatan yang tidak tepat mengakibatkan:

Zona mati lokal → Kedalaman lapisan yang dangkal
Tumpang tindih atau perisai antar roda gigi → Bintik-bintik lunak berbentuk lembaran
Kepadatan berlebihan → Aliran gas tungku terganggu
Pencampuran pemuatan roda gigi kecil dan besar → Ketidakkonsistenan suhu akibat kapasitas termal yang berbeda

Masalah-masalah ini terjadi jauh lebih sering di lapangan daripada yang biasa diasumsikan.

Sifat Mikroskopis dari Ketidakrataan Kedalaman Lapisan: Perbedaan Struktural akibat Potensi Karbon yang Tidak Merata

Prinsip dasar pengkarbonan adalah: Atom karbon → Menyebar ke permukaan baja → Mencapai konsentrasi dan kedalaman target

Ketika proses penghilangan lemak, penghilangan kerak, atau kekurangan pemuatan mengurangi kemampuan permukaan untuk menyerap karbon:

Difusi karbon melambat
Reaksi potensi karbon terhambat
Terbentuk zona-zona kekurangan karbon lokal
Kandungan martensit permukaan menurun
Kekerasan turun sebesar 50–150 HV
Kedalaman lapisan tidak mencukupi sebesar 0,1–0,3 mm
Tegangan sisa tekan permukaan berkurang

Pada akhirnya, roda gigi mengalami kegagalan pada tahap awal termasuk:

Menggigit
Spalling
Mikroretakan
Kebisingan meshing meningkat
Umur lelah berkurang secara signifikan (biasanya 30–60% lebih pendek)

Karakteristik Umum Kegagalan Gigi yang Disebabkan oleh Kedalaman Karburisasi Tidak Merata

Pitting terkonsentrasi di area permukaan gigi tertentu (bukan distribusi acak)
Inkonsistensi kekerasan yang jelas (misalnya, HRC 60 vs. HRC 54)
Perbedaan kedalaman karburisasi yang signifikan antara permukaan gigi kiri dan kanan
Perubahan bertahap atau mendadak pada profil kedalaman karburisasi
Analisis metalografi mengungkapkan peningkatan kandungan ferit permukaan
Distribusi kekerasan tidak memiliki gradien bertahap (menunjukkan lompatan atau penurunan mendadak)

Semua tanda ini menunjuk pada satu masalah utama: Pretreatment yang tidak memadai menyebabkan efisiensi karburisasi tidak merata.

Bagaimana Mencegah Kedalaman Casing yang Tidak Merata?

1. Tetapkan Standar Pembersihan Lemak yang Ketat

Pengujian berkala konsentrasi cairan pembersih lemak
Pembersihan ultrasonik (sangat disarankan)
Bilas dengan air panas secara wajib
Suhu pengeringan yang terkendali
uji "lapisan air" untuk verifikasi kebersihan permukaan

2. Standardisasi Proses Penghilangan Karat

Terapkan metode yang sesuai:

Peledakan pasir (direkomendasikan standar SA2.5)
Pencelupan tandem + netralisasi
Penggilingan mekanis
Penghilang karat laser (solusi high-end)

Tujuan: Mencapai permukaan logam sepenuhnya tanpa sisa kerak oksida dalam

3. Formalisasikan Prosedur Pemuatan Tungku

Kembangkan SOP (Prosedur Operasi Standar) khusus perusahaan:

Maksimum X buah per lapisan
Larangan kontak gigi ke gigi secara langsung
Pastikan sirkulasi gas tungku tidak terhalang
Pemisahan pemuatan roda gigi kecil dan besar
Gunakan perlengkapan penjepit standar

4. Verifikasi Konsistensi Karburisasi dengan Spesimen Uji

Rekomendasi:

Batang uji standar (Ø20×20 mm)
Pemuatan tungku serempak dengan roda gigi produksi
Perbandingan kekerasan dan metalografi
Optimasi Produksi Berbasis Data

Persiapan Pra-Karburisasi: Garis Awal untuk Kualitas Roda Gigi

Karburisasi merupakan salah satu proses paling kritis dalam pembuatan roda gigi, namun "langkah-langkah kecil yang mudah diabaikan" sebelumnya benar-benar menentukan kualitas lapisan: Setetes minyak sisa, jejak karat oksida, satu titik tersumbat, atau sudut pemuatan yang salah—semua ini dapat memangkas usia pakai satu batch roda gigi hingga separuhnya.

Ingat: Kualitas karburisasi tidak dimulai saat tungku dinyalakan, melainkan pada persiapan pra-perlakuan. Investasi pada proses pra-pengolahan yang tepat membangun fondasi bagi keandalan jangka panjang dan kinerja roda gigi.

Sebelumnya : Gearbox Poros Paralel: Prinsip, Aplikasi, dan Tren Masa Depan

Selanjutnya : Transmisi Roda Gigi: Prinsip dan Aplikasi Metode Pemotongan Bentuk dan Metode Pembentukan dalam Permesinan Roda Gigi

Semua Kategori

Berita