Materiały do produkcji kół zębatych & Stal narzędziowa
Uszkodzenia materiałów skrzyni biegów wyścigowych wynikają z połączenia przeciążenia mechanicznego, zużycia, zmęczenia materiału oraz uderzeń. Pomimo zaawansowanej technologii, ekstremalne warunki wyścigowe wystawiają każdy element na próbę, doprowadzając go do granic wytrzymałości. Wyścigowe skrzynie biegów muszą być lekkie, a jednocześnie spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące wymiarów, aby zachować przewagę konkurencyjną. Wybór odpowiednich materiałów z pewnością może pomóc w rozwiązaniu wielu problemów, jednak regularna konserwacja, precyzyjna konstrukcja i właściwa technika jazdy są również kluczowe dla zapewnienia niezawodności.
Stale stosowane do produkcji elementów skrzyń biegów wyścigowych zazwyczaj dzielą się na następujące kategorie:
| Kategoria | Typowe zastosowania |
| Stale do nawęglania w obudowie | Koła zębate |
| Gatunki stali hartowanych na t wskroś o wysokiej wytrzymałości oraz azotowanych | Pierścienie mocujące , wały |
| Stale o średniej wytrzymałości, wstępnie hartowane | Mniejsze obciążenia elementów, np. widełek selektora, tulei, podkładek dystansowych |
Najczęstsze przyczyny uszkodzeń związanych z materiałem
1. Przeciążenia i skoki momentu obrotowego
- W zastosowaniach wyścigowych układ napędowy musi przenosić bardzo wysoki moment obrotowy i moc, a sytuacje przeciążenia, przekraczające typowe granice konstrukcyjne skrzyni biegów, mogą występować dość często.
- Gwałtowne dodawanie gazu, agresywne redukowanie biegów oraz buksowanie kół mogą powodować skoki momentu obrotowego, które uszkadzają koła zębate i wały.
Wysoka wytrzymałość na rozciąganie (≥1300 MPa)
Wysoka granica plastyczności (≥1000 MPa)
Wysoka odporność na pękanie, zwłaszcza w rdzeniu
Gatunki stali do nawęglania
Stale BÖHLER V135 & i E108 charakteryzują się właśnie tymi właściwościami, zachowując wysoką wytrzymałość oraz twardy i sprężysty rdzeń pod twardą powłoką. Oznacza to, że zęby kół zębatych są w stanie wytrzymać nagłe przeciążenia.
Dzięki hartowanym stalom o wysokiej wytrzymałości BÖHLER W460, W360 & V132 oferują niezliczone możliwości zwiększenia twardości i wytrzymałości, dając konstruktorom szeroki wachlarz rozwiązań pozwalających poprawić parametry eksploatacyjne elementów i ograniczyć awarie.
2. Zużycie pierścieni mocujących i mechanizmów zamykających
- Elementy te szybko się zużywają, zwłaszcza przy dużym obciążeniu i agresywnej zmianie biegów.
- W większości wyścigowych skrzyń biegów stosuje się selekcję zębową (zamiast synchronizatorów), co pozwala skrócić czas zmiany biegów.
Wysoka twardość >40 HRC
Głębsze utwardzenie powierzchniowe (60–64 HRC) o głębokości skutecznej wynoszącej 0,8–1.5 mm
Stale hartowane o wysokiej / średniej wytrzymałości
Stale o wysokiej wydajności oferują niezliczone możliwości zwiększenia twardości, wytrzymałości na ściskanie & oraz odporności na zużycie w najbardziej wymagających zastosowaniach. W razie potrzeby twardość powierzchni można dodatkowo zwiększyć poprzez azotowanie.
3. Zmęczenie materiału i granice wytrzymałości
- Nawet materiały najwyższej klasy osiągają swoje granice w warunkach sportów motorowych, gdzie występują duże obciążenia.
- Powtarzające się cykle obciążeń powodują zmęczenie materiałowe kół zębatych, wałów i łożysk, co ostatecznie prowadzi do pęknięć lub katastrofalnej awarii.
Większa czystość: Większość uszkodzeń zmęczeniowych ma swój początek w zanieczyszczeniach wewnętrznych.
Stale do nawęglania i hartowania na wskroś
Stale wysokowydajne firmy Böhler są często przetapiane przy użyciu:
- VAR ( przetapianie łukowe w próżni)
- PESR (przetapianie elektrożużlowe w atmosferze ochronnej)
Te techniki produkcyjne znacznie poprawiają czystość stali, w tym BÖHLER V135, M121 i E108, poprzez eliminację wtrąceń tlenków &i siarczków, które radykalnie skracają trwałość zmęczeniową elementów.
4. Obciążenia udarowe (kolizje, uderzenia w krawężniki itp.)
- Nagłe wstrząsy spowodowane uderzeniami o krawężniki, wypadkami lub nadmiernym luzem w układzie napędowym mogą wywołać nieregularne siły, które powodują uszkodzenia obudowy skrzyni biegów lub jej elementów wewnętrznych
Wysoka odporność na pękanie, zwłaszcza w rdzeniu
Gatunki stali do nawęglania
Stale o wysokiej odporności na pękanie, takie jak BÖHLER M121, charakteryzują się odpornością na pękanie, która pozwala im wytrzymać uderzenia bez pękania, zwłaszcza w niższych temperaturach lub przy dużych prędkościach odkształcania.
Stale hartowane o wysokiej lub średniej wytrzymałości Stale takie jak BÖHLER K600, M238 & V358 zostały zaprojektowane tak, aby dzięki swojej wytrzymałości odporne były na obciążenia udarowe. W razie potrzeby twardość powierzchni można zwiększyć poprzez azotowanie