כיבוי בתדירות גבוהה הוא תהליך הקשחת פני השטח המשתמש באינדוקציה אלקטרומגנטית כדי לחמם את פני השטח של גלגל השיניים במהירות לטמפרטורה הקריטית שלו (בדרך כלל 800-950 מעלות צלזיוס), ולאחר מכן כיבוי מיידי במים או בשמן. התוצאה היא שכבה מרטנזיטית קשוחה המשפרת משמעותית את קשיות פני השטח ואת עמידות הבלאי מבלי לפגוע בקשיחות הליבה של גלגל השיניים. ככל שתעשיות דורשות ביצועים גבוהים יותר ביישומים קומפקטיים בעלי מומנט גבוה, גלגלי שיניים עם כיבוי בתדירות גבוהה הפכו הכרחיים בציוד רכב, כרייה, אנרגיה ודיוק.

יתרונות ביצועי ליבה

1. קשיות פני שטח גבוהה במיוחד ועמידות בפני שחיקה
על ידי חימום מהיר של פני שטח שן גלגל השיניים וקיבועו, נוצרת שכבה מרטנזיטית קשה בקשיות של HRC 55-62 (נראית בדרך כלל בפלדת 40Cr או 42CrMo).

• עמידות בפני שחיקה משתפרת ביותר מ-50%

• שחיקת פני השטח היא רק 30-50% בהשוואה לגלגלי שיניים קונבנציונליים שלא טופלו

• אידיאלי לסביבות חיכוך גבוהות כגון תיבות הילוכים כבדות ומכונות כרייה

2. חוזק עייפות גבוה
תהליך הכיבוי גורם למאמץ שיורי דחיסה בשכבה הקשה, אשר מדכא את תחילתם והתפתחותם של סדקים על פני השטח.

• גבול העייפות עולה ב-20-30%

• לדוגמה, גלגלי שיניים ראשיים של טורבינות רוח העשויים מ-42CrMo יכולים להגיע לאורך חיים של 20 שנה.

3. קשיחות הליבה נשמרת
רק השכבה החיצונית מתקשה (בדרך כלל 0.2-5 מ"מ), בעוד שהליבה נשארת גמישה ועמידה בפני פגיעות.

• תכונה כפולה זו מבטיחה גם עמידות פני השטח וגם עמידות בפני שברים תחת עומסי הלם

• בשימוש נרחב בגלגלי שיניים לרכב וברכיבים המופעלים על ידי פגיעות

יתרונות בקרת תהליכים

1. התקשות מקומית מדויקת
התהליך יכול להתמקד בשיניים בודדות או באזורים ספציפיים על פני השטח של גלגל השיניים, מה שהופך אותו מתאים לפרופילים מורכבים כגון גלגלי שיניים פלנטריים וצורות לא סטנדרטיות.

• עומק המוקשח ניתן לכוונון באמצעות תדר, הספק וזמן

• מאפשר טיפול ספציפי ליישום עם עיוות מינימלי

2. יעילות גבוהה וחיסכון באנרגיה
התהליך כולו אורך בין כמה שניות לעשרות שניות, מה שמפחית את צריכת האנרגיה ב-30% בהשוואה לשיטות מסורתיות.

• תואם לקווי ייצור אוטומטיים המשתמשים בטיפול רובוטי

• מתאים היטב לייצור בקנה מידה גדול

3. עיוות נמוך
החימום המקומי והמהיר ממזער עיוות תרמי.

• ניתן לשלוט בסטיית העגלגלות בטווח של ≤0.01 מ"מ עבור גלגלי שיניים מדויקים (למשל, גלגלי שיניים בציר CNC)

• בעוד שכיבוי לייזר מציע אפילו פחות עיוות, כיבוי בתדירות גבוהה הוא חסכוני יותר ומציע גמישות עומק גדולה יותר

יעילות חומרים ועלויות

1. תאימות חומרים רחבה
ישים לפלדות פחמן בינוניות וגבוהות ולפלדות סגסוגת עם תכולת פחמן של ≥0.35%, כגון S45C, 40Cr ו-42CrMo.

• תומך במגוון רחב של יישומי ציוד תעשייתי

2. יחס ביצועי עלות מעולה
מרווה בתדירות גבוהה מאפשרת שימוש בחומרים חסכוניים יותר (למשל, החלפת 40CrNiMoA), מה שמפחית את עלויות החומרים ב-20-30%.

• פחות צורך בעיבוד שבבי לאחר הטיפול

• מחזורי ייצור קצרים יותר משפרים את יעילות הייצור הכוללת

יישומים אופייניים

גלגלי שיניים מרוכזים בתדירות גבוהה נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות מרובות בשל קשיות פני השטח המעולים שלהם, עמידות בפני שחיקה וחוזק עייפות.מגזר הרכב, הם משמשים בגלגלי שיניים העשויים מפלדת 40Cr, המסוגלים להחזיק מעמד עד 150,000 קילומטרים, כמו גם בגלי ארכובה של מנועים בעלי ביצועים גבוהים.מכונות כבדות, גלגלי שיניים אלה מיושמים בצירי ריסוק כרייה שבהם קשיות פני השטח מגיעה ל-HRC 52 וחוזק עייפות הכיפוף עולה על 450 MPa.

In ציוד מדויק, כגון מכונות CNC, גלגלי שיניים העשויים מ-42CrMo יכולים לפעול למעלה מ-5,000 שעות ללא עיוות. הם גם רכיבים מרכזיים בצירים הראשיים של טורבינות רוח, שבהם אמינות ואריכות ימים הם קריטיים. בתחומיתחבורה רכבתית ורובוטיקה, מרווה בתדירות גבוהה משמשת לשיפור מערכות תיבות הילוכים ברכבות מהירות וברובוטים, וכן לחיזוק מערכות בורגי גלילה פלנטריים

תחזית עתידית

הודות לשילוב של משטח מוקשה וליבה קשיחה, גלגלי שיניים עם קירור בתדירות גבוהה הם הכרחיים ביישומים של עומס גבוה, מהירות גבוהה ודיוק גבוה. הודות לגמישות התהליך, לעיוות המינימלי וליעילות העלות, הוא נותר פתרון מועדף במגזרי הרכב, ציוד האנרגיה והמכונות המדויקות.

התפתחויות עתידיות יתמקדו ב:

• שילוב בקרות דיגיטליות כדי לייעל עוד יותר את דיוק התהליך

• קידום שיטות קצרות וידידותיות לסביבה להפחתת צריכת אנרגיה ופליטות