Engrenagens sem-fim são componentes essenciais em muitas máquinas, mas você já se perguntou como elas são feitas? O processo de fabricação de engrenagens sem-fim é complexo, exigindo precisão e habilidade em todas as etapas. Neste artigo, exploraremos as principais etapas de engrenagem helicoidal produção, desde a seleção do material até o tratamento térmico final.
Seleção de materiais para engrenagens helicoidais
Os materiais comumente usados incluem:
- Aço endurecido: Oferece alta resistência e resistência ao desgaste
- Aço endurecido: Fornece uma camada de superfície dura com um núcleo resistente
- liga de aço: Permite a personalização de propriedades por meio de elementos de liga
- Aço endurecido: Passa por tratamento térmico para maior dureza e durabilidade
Etapa 1: Corte
O primeiro passo na fabricação de uma engrenagem sem-fim é cortar o formato básico de um blank do material escolhido. Para produção em larga escala, o blank é frequentemente criado por meio de fundição ou forjamento. Alternativamente, ele pode ser usinado a partir de barras sólidas ou forjados usando torneamento CNC para controle preciso das dimensões.
Etapa 2: Criando as roscas helicoidais
A característica definidora de um verme é sua forma de rosca helicoidal. Vários métodos podem ser usados para criar essas roscas:
Fresagem
O hobbing é o método mais comum para produzir roscas de sem-fim. Ele utiliza uma ferramenta de corte especializada chamada hob, que tem um formato helicoidal que corresponde ao perfil de dente desejado. O hobbing gira em relação ao blank do sem-fim, e seu movimento sincronizado corta a rosca helicoidal precisa. O hobbing pode ser executado usando métodos de avanço radial ou tangencial.
fresagem
A fresagem envolve o uso de uma fresa de engrenagem montada em uma fresadora ou retificadora de gabarito. Uma mesa de indexação ou rotativa gira a peça de trabalho em intervalos precisos, enquanto a ferramenta rotativa de múltiplas arestas molda as roscas de acordo com seu perfil. A fresagem é bem adequada para pequenos lotes ou projetos personalizados. A fresagem lateral, usando fresas de topo em máquinas CNC, é frequentemente empregada para vermes maiores.
Esmerilhamento
A retificação usa uma roda abrasiva projetada especificamente para combinar com o perfil de sem-fim desejado. Ela remove pequenas quantidades de material, resultando em tolerâncias apertadas e excelente acabamento de superfície. A retificação de rosca é uma técnica especializada usada para sem-fins de alta precisão.
Enfiando
Técnicas tradicionais de rosqueamento ou laminação de roscas também podem criar o formato helicoidal. A laminação de roscas é um processo de trabalho a frio em que uma ferramenta com o perfil de rosca é pressionada em uma peça de trabalho rotativa para formar as roscas. A retificação por imersão é outro método de rosqueamento.
Girando
O turbilhonamento é um processo de corte moderno que está substituindo cada vez mais métodos tradicionais como fresamento de rosca ou fresamento de rosca, especialmente para vermes usados em redutores. Ele permite que o verme seja usinado até suas dimensões e acabamento finais, muitas vezes sem a necessidade de retificação de rosca pós-endurecimento.
Etapa 3: Fabricação da roda sem-fim
A roda sem-fim é o componente da engrenagem que engrena com o sem-fim. Sua fabricação começa com a preparação de uma peça bruta, geralmente por fundição, forjamento ou usinagem. Os dentes são então cortados usando um dos dois métodos principais:
Fresagem
O fresamento é o método primário para cortar dentes de roda sem-fim. Um fresador com um perfil de rosca que combina com o sem-fim é usado. O fresador e a peça bruta da roda sem-fim giram de forma sincronizada conforme o fresador é alimentado, cortando gradualmente os dentes da engrenagem ao redor da periferia da peça bruta.
Modelagem de engrenagens
A modelagem de engrenagens é um método alternativo que usa uma ferramenta reciprocante com o perfil de um dente ou segmento de dente. Conforme o blank da roda sem-fim é indexado, a ferramenta reciproca e gradualmente molda cada dente.
Etapa 4: Tratamento Térmico
O tratamento térmico é uma etapa vital na produção de engrenagens helicoidais de alto desempenho. Ao controlar cuidadosamente os ciclos de aquecimento e resfriamento, as propriedades do material podem ser otimizadas para a aplicação pretendida da engrenagem. Os processos comuns de tratamento térmico incluem:
Carburação
A cementação envolve expor a roda sem-fim a um ambiente rico em carbono e de alta temperatura. O carbono difunde-se na camada superficial, aumentando seu conteúdo de carbono. A têmpera e o revenimento subsequentes produzem uma camada superficial endurecida com resistência ao desgaste melhorada.
Nitretação
Na nitretação, a engrenagem sem-fim é exposta a um ambiente rico em nitrogênio (geralmente amônia) em temperaturas relativamente baixas. Átomos de nitrogênio se difundem na superfície, formando nitretos duros que aumentam muito a dureza e a resistência ao desgaste. A nitretação normalmente causa deformação mínima da peça de trabalho.
Endurecimento por Indução
O endurecimento por indução é um tratamento localizado que usa indução eletromagnética para aquecer rapidamente áreas específicas, como roscas sem-fim e superfícies de contato. A têmpera rápida ocorre em seguida, aumentando a dureza e a resistência ao desgaste das áreas tratadas sem afetar o núcleo.
Aliviar o estresse
O alívio de tensões é geralmente realizado após o endurecimento inicial. A engrenagem sem-fim é aquecida a uma temperatura específica abaixo do ponto crítico e deixada esfriar lentamente. Isso reduz tensões residuais criadas durante etapas anteriores do tratamento térmico.
Peening de tiro
Shot peening é um tratamento mecânico de superfície que bombardeia a superfície da engrenagem com partículas finas de metal ou cerâmica em alta velocidade. O impacto cria tensões compressivas benéficas nas camadas superficiais.
