Helisel dişli üretimi, ham çeliği dört kritik aşamada hassas bileşenlere dönüştürür: dişli taslağının oluşturulması, dişlerin kesilmesi, mukavemet için ısıl işlem ve hassasiyet için son işlem. Her helisel dişli, bir çelik silindir olarak başlar ve endüstriyel standartlara ulaşmadan önce 15'e kadar farklı işlemden geçer.
1. Gear Blank
Dişli boşluğu, her helisel dişlinin temelini oluşturur. Üreticiler, dövme veya döküm çelik silindirlerle başlar, ardından bunları tam dış ölçülere göre işlerler.
Operatörler çelik silindiri torna tezgahına monte ederler. Belirtilen çapa ulaşana kadar fazla malzemeyi çıkarırlar. Yüzey genişliği, tasarım gereksinimlerine uyacak şekilde düzeltilir. Delme işlemi, şaft için merkez deliği oluşturur.
2. Diş Oluşumu
Diş üretimi, helisel bir dişliyi tanımlayan açılı dişleri oluşturur. Endüstriyel üretimde, her biri farklı hacim ve hassasiyet gereksinimlerine uygun üç temel yöntem hakimdir.
2.1. Dişli Frezeleme
Helisel dişli üretiminde en yaygın yöntem, frezeleme işlemidir. Freze adı verilen dönen bir kesme aleti, dişli boşluğu boyunca hareket ederken, her iki parça da senkronize hızlarda döner.
Ocak, kesici kenarları olan bir solucana benzer. İş parçası boyunca ilerledikçe, bu kenarlar diş profilini kademeli olarak keser. Tek bir geçişte tüm dişler aynı anda oluşturulur.
2.2. Dişli Şekillendirme
Şekillendirme, dişliye benzeyen ileri geri hareket eden bir kesici kullanır. Kesici ve ham parça birlikte dönerken, kesici yukarı ve aşağı hareket eder.
Bu yöntem, iç dişlilerde ve omuzlara yakın dişlilerde mükemmel sonuçlar verir. Kesici, frezelerin ulaşamadığı dar alanlarda çalışabilir.
Her bir hareket az miktarda malzemeyi temizler. Yüzlerce hareketten sonra tam diş profilleri ortaya çıkar. İşlem, frezelemeden daha uzun sürer ancak daha fazla esneklik sunar.
2.3. Dişli Frezeleme
Frezeleme, şekillendirilmiş bir freze bıçağı kullanılarak her seferinde bir diş boşluğu kesilerek yapılır. Dişli boşluğu, tüm dişler tamamlanana kadar her kesimden sonra endekslenir.
Bu yöntem, düşük hacimli üretim ve onarım işleri için uygundur. Form frezeleme, tüm diş profilini tek geçişte oluşturur. Kesici, diş boşluğuna tam olarak uyar. Üretken frezeleme, profili oluşturmak için birden fazla geçişten geçen standart bir kesici kullanır.
3. Isıl İşlem
Isıl işlem, yumuşak ve işlenebilir çeliği endüstriyel yükleri kaldırabilen sertleştirilmiş dişlilere dönüştürür. Bu işlem, yüzey sertliğini 20 HRC'den 60 HRC'nin üzerine çıkarırken, çekirdeğin tokluğunu da korur.
3.1. Karbürleme (Yüzey Sertleştirme)
Karbürleme, dişlinin yüzey tabakasına karbon ekler. Dişliler, karbon açısından zengin gazla çevrili olarak 4°F'lik bir fırında 12 ila 1,700 saat geçirir.
Karbon, 0.020 ila 0.060 inç derinliğe kadar nüfuz eder. Karbürleme işleminden sonra dişliler, yağ veya polimer çözeltilerinde su verme işlemine tabi tutulur. Bu hızlı soğuma, karbonu yerinde tutar ve sert bir martenzitik yapı oluşturur. Çekirdek nispeten yumuşak ve tok kalır.
300-400°C'de son tavlama döngüsü, iç gerilimleri azaltır. Bu da servis sırasında çatlamaları önler. Tüm işlem, soğutma süresi de dahil olmak üzere 24 ila 48 saat sürer.
3.2. Nitrasyon
Nitrürleme, çeliğin yüzeyine 950-1050°F sıcaklıkta azot verir. Bu işlem, söndürme işlemi yapılmadan son derece sert ve ince bir kılıf oluşturur.
Dişliler, karbürizasyona kıyasla boyutlarını daha iyi korur. Düzgün hazırlanmış parçalarda bozulma 0.0002 inçin altında kalır. Bu, nitrürlemeyi ısıl işlem sonrası taşlama yapılamayan dişliler için ideal hale getirir.
İşlem 10 ila 90 saat sürer. Tipik derinlikler 0.008 ila 0.025 inç arasındadır. Yüzey 65-70 HRC sertliğe ulaşır.
Nitrürlenmiş helezon dişliler, aşındırıcı ortamlarda mükemmel performans gösterir. Yüzeyi hem aşınmaya hem de kimyasal etkilere karşı dayanıklıdır. Ancak ince gövde, karbürlenmiş dişlilere kıyasla yük kapasitesini sınırlar.
3.3. Endüksiyon Sertleştirme
Endüksiyon sertleştirme, dişli yüzeyini hızla ısıtmak için elektromanyetik alanlar kullanır. Dişliyi çevreleyen bakır bobinler, 1-500 kHz frekans aralığında alternatif manyetik alanlar oluşturur.
Yüzey sıcaklığı saniyeler içinde 1,550°C'ye ulaşır. Su veya polimer spreylerle anında söndürüldüğünde sertleştirilmiş bir kasa elde edilir. Çekirdek sıcaklığı ise asla 400°C'yi geçmez.
Her diş ayrı ayrı işlem gerektirir. Bobin, helis açısını hassas bir şekilde takip eder. Toplam işlem süresi, dişli başına 30 saniye ile 5 dakika arasında değişir.
Bu yöntem, sertleşmiş bölgeler üzerinde hassas kontrol sağlar. Üreticiler, kökleri yumuşak bırakırken sadece diş yanlarını sertleştirebilirler.
4. Son İşlem
Sonlandırma işlemleri, helisel dişlileri nihai özelliklerine getirir. Bu işlemler, ısıl işlem kaynaklı bozulmaları giderir ve 16 mikro inçin altında yüzey kalitesi sağlar.
4.1. Dişli Tıraşlama
Tıraşlama, dişli helezon dişliye benzeyen bir kesici kullanılarak 0.001 ila 0.003 inç malzemeyi kaldırır. Kesici ve iş parçası, birlikte dönerken çapraz eksenlerde birbirine geçer.
Tırtıklar, minik kesici uçlar gibi davranır. Yüksek noktaları ve yüzey düzensizliklerini sıyırır. Bu işlem, küçük diş adım hatalarını düzeltir ve diş temas desenlerini iyileştirir.
4.2. Dişli Taşlama
Sertleştirilmiş helisel dişliler için en yüksek hassasiyeti taşlama sağlar. İki yöntem öne çıkar: form taşlama ve generatif taşlama.
- Form taşlama, diş boşluğu profiline uyacak şekilde ayarlanmış bir disk kullanılarak yapılır. Disk her boşluğa doğrudan girer, ardından dişli bir sonraki konuma geçer. Tam taşlama, boyuta bağlı olarak 2 ila 10 dakika sürer.
- Taşlama işlemi, kontrollü hareketle profili oluşturan solucan biçimli bir çark veya çift çark kullanır. Bu sürekli işlem, tüm dişleri aynı anda taşlar. Üretim hızları saatte 60 parçaya ulaşır.
