Proses manufaktur gearbox heliks mengubah baja mentah menjadi komponen presisi melalui empat tahap penting: pembuatan gearbox kosong, pemotongan gigi, perlakuan panas untuk kekuatan, dan penyelesaian akhir untuk akurasi. Setiap gearbox heliks dimulai sebagai silinder baja dan menjalani hingga 15 operasi berbeda sebelum memenuhi standar industri.
1. Gear Kosong
Gearbox kosong membentuk fondasi setiap gearbox heliks. Produsen memulai dengan silinder baja tempa atau cor, kemudian memprosesnya dengan mesin sesuai dimensi luar yang presisi.
Operator memasang silinder baja pada mesin bubut. Mereka membuang material berlebih hingga mencapai diameter yang ditentukan. Lebar permukaan dipangkas agar sesuai dengan persyaratan desain. Pengeboran menciptakan lubang tengah untuk poros.
2. Pembentukan Gigi
Pembentukan gigi menciptakan gigi-gigi bersudut yang membentuk gearbox heliks. Tiga metode utama mendominasi produksi industri, masing-masing disesuaikan dengan kebutuhan volume dan presisi yang berbeda.
2.1. Hobbing Gearbox
Hobbing tetap menjadi metode paling umum untuk memproduksi gearbox heliks. Alat pemotong berputar yang disebut hob bergerak melintasi gearbox kosong sementara keduanya berputar pada kecepatan yang sinkron.
Hob menyerupai cacing dengan ujung-ujung tajam. Saat hob bergerak melintasi bidang kosong, ujung-ujung ini secara bertahap memotong profil gigi. Satu lintasan menghasilkan semua gigi secara bersamaan.
2.2. Pembentukan Gearbox
Pembentukan menggunakan pemotong bolak-balik yang bentuknya seperti gearbox. Pemotong dan benda kerja berputar bersamaan, sementara pemotong bergerak naik dan turun.
Metode ini sangat unggul untuk gearbox internal dan gearbox yang dekat dengan bahu. Pemotong ini dapat bekerja di ruang sempit yang tidak dapat dijangkau oleh pahat.
Setiap sapuan menghilangkan sedikit material. Profil gigi yang lengkap muncul setelah ratusan sapuan. Proses ini memakan waktu lebih lama daripada hobbing, tetapi menawarkan fleksibilitas yang lebih besar.
2.3. Penggilingan Gearbox
Penggilingan memotong satu ruang gigi pada satu waktu menggunakan pemotong penggilingan yang dibentuk. Indeks gearbox kosong diindeks setelah setiap pemotongan hingga semua gigi lengkap.
Metode ini cocok untuk produksi dan perbaikan bervolume rendah. Form milling menghasilkan seluruh profil gigi dalam satu lintasan. Pemotongnya sama persis dengan ruang gigi. Generating milling menggunakan pemotong standar yang digerakkan melalui beberapa lintasan untuk menghasilkan profil.
3. Perawatan panas
Perlakuan panas mengubah baja lunak yang dapat dikerjakan menjadi gearbox yang diperkeras dan mampu menahan beban industri. Proses ini meningkatkan kekerasan permukaan dari 20 HRC menjadi lebih dari 60 HRC dengan tetap mempertahankan inti yang kuat.
3.1. Karburisasi (Pengerasan Casing)
Karburasi menambahkan karbon ke lapisan permukaan gearbox. Gearbox menghabiskan 4 hingga 12 jam dalam tungku pada suhu 1,700°F yang dikelilingi oleh gas kaya karbon.
Karbon menembus sedalam 0.020 hingga 0.060 inci. Setelah proses karburasi, gearbox mengalami pendinginan dalam larutan oli atau polimer. Pendinginan cepat ini mengunci karbon pada tempatnya dan menciptakan struktur martensit yang keras. Inti gearbox tetap relatif lunak dan kuat.
Siklus tempering terakhir pada suhu 300-400°F mengurangi tekanan internal. Hal ini mencegah keretakan selama penggunaan. Seluruh proses membutuhkan waktu 24 hingga 48 jam, termasuk waktu pendinginan.
3.2. Nitridasi
Nitriding memasukkan nitrogen ke dalam permukaan baja pada suhu 950-1050°F. Proses ini menghasilkan casing yang sangat keras dan tipis tanpa proses pendinginan.
Gearbox mempertahankan dimensinya lebih baik dibandingkan dengan karburasi. Distorsi tetap di bawah 0.0002 inci pada komponen yang dipersiapkan dengan baik. Hal ini menjadikan nitriding ideal untuk gearbox yang tidak dapat mengalami penggerindaan pasca-perlakuan panas.
Proses ini memakan waktu 10 hingga 90 jam. Kedalaman tipikal berkisar antara 0.008 hingga 0.025 inci. Permukaannya mencapai kekerasan 65-70 HRC.
Gearbox heliks nitridasi unggul dalam lingkungan korosif. Permukaannya tahan terhadap keausan dan serangan kimia. Namun, casing yang tipis membatasi kapasitas beban dibandingkan dengan gearbox karburasi.
3.3. Pengerasan Induksi
Pengerasan induksi menggunakan medan elektromagnetik untuk memanaskan permukaan gearbox dengan cepat. Kumparan tembaga mengelilingi gearbox dan menghasilkan medan magnet bolak-balik pada frekuensi 1-500 kHz.
Permukaannya mencapai suhu 1,550°F dalam hitungan detik. Pendinginan langsung dengan air atau semprotan polimer menghasilkan casing yang mengeras. Suhu inti tidak pernah melebihi 400°F.
Setiap gigi memerlukan perawatan individual. Kumparan mengikuti sudut heliks secara presisi. Total waktu pemrosesan berkisar antara 30 detik hingga 5 menit per gigi.
Metode ini menawarkan kontrol presisi pada area yang mengeras. Produsen hanya dapat mengeraskan sisi gigi, sementara akar gigi tetap lunak.
4. Menyelesaikan
Proses finishing menghasilkan gearbox heliks sesuai spesifikasi akhirnya. Proses ini menghilangkan distorsi akibat perlakuan panas dan menghasilkan permukaan akhir di bawah 16 mikroinci.
4.1. Mencukur Gigi
Proses pencukuran menghilangkan material setebal 0.001 hingga 0.003 inci menggunakan pemotong yang menyerupai gearbox heliks bergerigi. Pemotong dan benda kerja saling bertautan pada sumbu yang bersilangan saat berputar bersama.
Gerigi-gerigi tersebut berfungsi seperti mata pisau kecil. Gerigi-gerigi tersebut mengikis bagian-bagian yang tinggi dan permukaan yang tidak rata. Proses ini mengoreksi kesalahan pitch kecil dan memperbaiki pola kontak gigi.
4.2. Penggilingan Gigi
Penggilingan menghasilkan akurasi tertinggi untuk gearbox heliks yang diperkeras. Dua metode yang dominan: penggilingan bentuk dan penggilingan pembangkit.
- Penggilingan bentuk menggunakan roda yang dibentuk agar sesuai dengan profil ruang gigi. Roda tersebut langsung masuk ke setiap ruang, kemudian gearbox akan diindeks ke posisi berikutnya. Penggilingan lengkap membutuhkan waktu 2 hingga 10 menit, tergantung ukurannya.
- Penggilingan pembangkit menggunakan roda berbentuk cacing atau roda ganda yang menciptakan profil melalui gerakan terkontrol. Proses berkelanjutan ini menggiling semua gigi secara bersamaan. Tingkat produksi mencapai 60 bagian per jam.
