Валы — одни из типичных деталей, часто встречающихся в машинах. Они в основном используются для поддержки механизма трансмиссии.

Компоненты передают крутящий момент и несут нагрузку. Валы — это вращающиеся детали, длина которых превышает диаметр, и обычно состоят из наружной цилиндрической поверхности, конической поверхности, внутреннего отверстия и резьбы концентрического вала, а также соответствующей торцевой поверхности. В зависимости от конструктивной формы валы можно разделить на оптические валы, ступенчатые валы, полые валы и коленчатые валы.

Валы с соотношением длины к диаметру менее 5 называются короткими валами, а те, у которых это соотношение больше 20, называются тонкими валами. Большинство валов находятся между этими двумя значениями.

Вал поддерживается подшипником, а участок вала, соединенный с подшипником, называется шейкой. Шейки валов являются эталоном сборки валов. К ним, как правило, предъявляются высокие требования к точности и качеству поверхности. Технические требования к ним обычно формулируются в соответствии с основными функциями и условиями работы вала и, как правило, включают следующие пункты:

(1) Точность размеров. Для определения положения вала подшипниковая шейка обычно требует высокой точности размеров (IT5 ~ IT7). Как правило, точность размеров шейки вала при сборке деталей трансмиссии относительно низкая (IT6～IT9).

(2) Точность геометрической формы. Точность геометрической формы деталей вала в основном относится к округлости, цилиндричности и т. д. шейки, наружного конуса, отверстия с конусом Морзе и т. д. Как правило, допуск должен быть ограничен диапазоном допусков размеров. Для внутренних и наружных круглых поверхностей с более высокими требованиями к точности допустимое отклонение должно быть указано на чертеже.

(3) Точность взаимного позиционирования. Требования к точности позиционирования деталей вала в основном определяются положением и функцией вала в машине. Как правило, необходимо обеспечить соосность цапфы вала, собранного с передаточным механизмом, относительно опорной цапфы вала, иначе это повлияет на точность передачи передаточных механизмов (шестерен и т. д.) и вызовет шум. Для обычных прецизионных валов радиальное биение соответствующего участка вала относительно опорной цапфы обычно составляет 0,01–0,03 мм, а для высокоточных валов (таких как главные валы) — обычно 0,001–0,005 мм.

(4) Шероховатость поверхности. Как правило, шероховатость поверхности вала диаметром, соответствующим передающему элементу, составляет Ra2,5–0,63 мкм, а шероховатость поверхности опорного вала диаметром, соответствующим подшипнику, составляет Ra0,63–0,16 мкм.

Заготовки и материалы для изготовления деталей гнутых валов
(1) Заготовки для валов. В зависимости от требований к применению, типа производства, условий эксплуатации оборудования и конструкции, детали валов могут быть изготовлены из заготовок, поковок и других материалов. Для валов с небольшими различиями во внешнем диаметре обычно используются прутки; для ступенчатых валов или важных валов с большим внешним диаметром часто используются поковки, что позволяет экономить материалы и снижает трудозатраты на механическую обработку. Это улучшает механические свойства.

В зависимости от масштабов производства существуют два типа методов ковки заготовок: свободная ковка и штамповая ковка. Свободная ковка в основном используется для мелко- и среднесерийного производства, а штамповая ковка — для массового производства.

(2) Материал деталей вала. Детали вала должны быть изготовлены из различных материалов и подвергнуты различным видам термообработки (например, закалка и отпуск, нормализация, закалка и т. д.) в зависимости от условий эксплуатации и требований к применению для достижения определенной прочности, ударной вязкости и износостойкости.

Сталь марки 45 является распространенным материалом для изготовления деталей валов. Она дешева, а после закалки и отпуска (или нормализации) обеспечивает лучшие режущие характеристики и позволяет получить комплексные механические свойства, такие как более высокая прочность и ударная вязкость. После закалки твердость поверхности может достигать 45–52 HRC.

Легированная конструкционная сталь, такая как 40Cr, подходит для изготовления валов средней точности и высокой скорости вращения. После закалки и отпуска эта сталь обладает лучшими комплексными механическими свойствами.

Подшипниковая сталь GCr15 и пружинная сталь 65Mn после закалки, отпуска и высокочастотной закалки поверхности достигают твердости 50-58 HRC, обладают высокой усталостной прочностью и хорошей износостойкостью, что позволяет использовать их для изготовления высокоточных валов.

Для изготовления главных валов прецизионных станков (например, валов шлифовальных кругов шлифовальных станков, шпинделей расточных станков) можно использовать азотированную сталь 38CrMoAIA. После закалки, отпуска и поверхностного азотирования эта сталь не только обладает высокой поверхностной твердостью, но и сохраняет мягкую сердцевину, поэтому имеет хорошую ударную вязкость и прочность. По сравнению с цементированной и закаленной сталью, она отличается меньшей деформацией при термообработке и более высокой твердостью.

Сталь № 45 широко используется в машиностроении, и её механические свойства очень хороши. Однако это среднеуглеродистая сталь, и её закаливаемость невысока. Сталь № 45 может быть закалена до твердости HRC42~46. Поэтому, если требуется высокая твердость поверхности и превосходные механические свойства стали № 45, поверхность стали № 45 часто закаливают (высокочастотная закалка или прямая закалка), чтобы получить необходимую твердость поверхности.

Примечание: сталь № 45 диаметром 8-12 мм склонна к образованию трещин при закалке, что представляет собой более сложную проблему. В настоящее время для предотвращения образования трещин применяются такие меры, как быстрое перемешивание образца в воде во время закалки или охлаждение маслом.

Китайский национальный товарный знак № 45, стандарт UNS № GB 699-88.

Химический состав (%): 0,42-0,50C, 0,17-0,37Si, 0,50-0,80Mn, 0,035P, 0,035S, 0,25Ni, 0,25Cr, 0,25Cu

Форма слитка, заготовки, прутка, трубы, плиты, полосы в состоянии без термообработки, отжига, нормализации, высокотемпературного отпуска.

Предел прочности на растяжение: 600 МПа. Предел текучести: 355 МПа. Относительное удлинение: 16%.

Складывание в области ремонта плесени
Модель сварочного материала для форм для стали № 45: CMC-E45

Это единственный сварочный пруток для стали средней твердости с хорошими адгезионными свойствами, подходящий для стали с воздушным охлаждением, литой стали, такой как ICD5, 7CrSiMnMoV и др. Он используется в автомобильных пресс-формах для листового металла и крупных штамповочных формах для деталей, изготовленных методом вытяжки и ремонта, а также может применяться для производства деталей с твердой поверхностью.

Кроме того, при использовании следует обратить внимание на некоторые моменты:

1. Перед началом работ на влажном участке электрод следует просушить при температуре 150-200°C в течение 30-50 минут.

2. Как правило, предварительный нагрев выше 200 °C, охлаждение на воздухе после сварки, по возможности, наилучший способ снятия напряжений.

3. В случаях, когда требуется многослойная сварка наплавки, для достижения лучшего сварочного эффекта используйте CMC-E30N в качестве грунтовки.

Твердость по шкале HRC: 48-52

Основные ингредиенты: Cr, Si, Mn, C.

Допустимый диапазон тока:

Диаметр и длина, м/м: 3,2*350 мм, 4,0*350 мм
Для изготовления основания пресс-формы на нашем заводе используется сталь толщиной 45 калибров.плесень.