Waarom een "schijnbaar eenvoudige voorbehandeling" de levensduur van tandwielen bepaalt?
In de tandwielindustrie geldt een algemeen erkende waarheid: "De helft van het succes van inkarburering hangt af van de voorbehandeling." Veel kwaliteitsproblemen tijdens het inkarbureren ter plaatse—lokale zachte plekken, ongelijke laagdikte, vroegtijdige pitting, plotselinge daling van de contactmoeheidslevensduur en meer—kunnen uiteindelijk worden toegeschreven aan fouten in de voorbereiding vóór inkarburering, en niet aan oventechnische storingen of gebrekkige chemische formules.
Ongelijke laagdikte is een van de meest kritische verborgen gevaren voor tandwielen. De gevolgen gaan verder dan alleen hardheidsverschillen:
- Lokale zachte plekken → Hoge gevoeligheid voor vroegtijdige pitting
- Ongelijke laagdikte → Ongebalanceerde verdeling van contactspanningen
- Onvoldoende laagdikte aan de voet van de tanden → Verminderde buigmoeheidssterkte
- Ongelijke oppervlaktestructuur → Verhoogd risico op "witte lagen" of verbranding tijdens het nabewerkende slijpen van tandwielen
- Verhoogd geluid en onstabiele meshing → Verslechterde NVH-prestaties (Noise, Vibration, Harshness)
Kort gezegd: Onregelmatige aandringingsdiepte is een tikkende tijdbom voor vroegtijdig tandwielversagen.
Ontvetting verwijdert olievlekken, koelvloeistofresiduen, handzweet, snijvloeistofafzettingen en andere verontreinigingen. Onvoldoende ontvetting leidt tot:
- Ollaagjes die de overdracht van koolstofpotentieel blokkeren
- Verminderde lokale opkoolsnelheden
- Onvoldoende aandringingsdiepte of zelfs "witte plekken" en "zachte plekken"
Deze problematische gebieden zijn bijzonder gevoelig voor pitting in toepassingen met hoge contactspanning, zoals orbitale versnellingsbakken.
Gesmede tandwielgrondvormen hebben doorgaans een dikke oxidehuid die, indien niet volledig verwijderd, leidt tot:
- Koolstofgeblokkeerde zones, zelfs bij vacuüm-carburatieprocessen
- 20%–50% afname van laaghoeveelheid
- Onregelmatige oppervlaktemicrostructuur
- "Reverse carburization" (koolstofverrijking in diepere lagen samen met koolstofuitputting aan het oppervlak)
Tandwielen met deze fout zijn zeer gevoelig voor pitting na slijpen — onvoldoende oppervlaktehardheid in combinatie met interne hardheid creëert gevaarlijke spanningsconcentraties.
Ovenbelading is veel complexer dan enkel "tandwielen in de oven plaatsen." Het beïnvloedt direct:
- Gasstromingspatronen in de oven
- Contactoppervlak tussen ovengegas en tandwielen
- Gelijkmatigheid van koolstofpotentiaal blootstelling over alle tandoppervlakken
Onjuiste belading leidt tot:
- Lokale dode zones → Onvoldoende laagdiepte
- Overlappende of afschermd gedrag tussen tandwielen → Plaat-achtige zachte plekken
- Te dichte belading → Verstoring van gasstroming in de oven
- Gecombineerde belading van kleine en grote tandwielen → Temperatuurverschillen door verschillende warmtecapaciteiten
Deze problemen treden veel vaker ter plaatse op dan algemeen wordt aangenomen.
Het basisprincipe van opkoolen is: Koolstofatomen → Diffunderen in het staaloppervlak → Gewenste concentratie en diepte bereiken
Wanneer ontvetten, ontbramen of beladingsgebreken de oppervlakte vermogen om koolstof te absorberen verlagen:
- Kooldiffusie vertraagt
- Koolstofpotentiaalreacties worden gehinderd
- Er vormen zich lokale koolstofarme zones
- Het oppervlaktemartensietgehalte neemt af
- Hardheid daalt met 50–150 HV
- De laaghoudte is onvoldoende met 0,1–0,3 mm
- Oppervlakte restspanning in druk wordt verlaagd
Uiteindelijk vertonen tandwielen vroegtijdige storingen, waaronder:
- Pitting
- Spatten
- Microscheuren
- Verhoogd geraas bij het in elkaar grijpen
- Aanzienlijk verkorte levensduur (meestal 30–60% korter)
- Pitting geconcentreerd in specifieke gebieden van het tandoppervlak (niet willekeurig verspreid)
- Duidelijke hardheidsverschillen (bijvoorbeeld HRC 60 versus HRC 54)
- Aanzienlijke verschillen in afsteekdiepte tussen linker- en rechtertandvlakken
- Trapsgewijze of plotselinge veranderingen in het profiel van de afsteekdiepte
- Metallografische analyse toont een verhoogd gehalte aan oppervlakteferriet
- De hardheidsverdeling mist een geleidelijke overgang (laat plotselinge sprongen of instortingen zien)
Deze signalen wijzen allemaal op één kernprobleem: ontoereikende voorbehandeling die leidt tot een ongelijke carburatie-efficiëntie.
- Regelmatig testen van de concentratie ontvettingsvloeistof
- Ultrasone reiniging (sterk aanbevolen)
- Verplicht spoelen met heet water
- Gecontroleerde droogtemperatuur
- "Waterfilmtest" voor verificatie van oppervlaktezuiverheid
Pas geschikte methoden toe:
- Stralen (SA2,5-norm aanbevolen)
- Gecombineerd zuren + neutralisatie
- Mechanisch slijpen
- Laserontroesten (high-end oplossing)
Doel: Bereik een volledig metallische oppervlakte zonder resterende diepe oxidehuid.
Ontwikkel bedrijfsspecifieke SOP's (standaardprocedurebeschrijvingen):
- Maximaal X stuks per laag
- Verbod op directe tand-tot-tandcontact
- Zorg voor ongehinderde circulatie van oventrappen
- Scheid het laden van kleine en grote tandwielen
- Gebruik standaard klemvaste hulpstukken
Aanbevelingen:
- Standaard teststaven (Ø20×20 mm)
- Gelijktijdige belading van de oven met productieratels
- Vergelijking van hardheid en metallografie
- Productieoptimalisatie op basis van gegevens
Carburisatie is een van de meest kritische processen in de productie van ratels, maar de 'kleine, gemakkelijk overziene stappen' die eraan voorafgaan, bepalen echt de kwaliteit van de laag: Een enkele druppel restolie, een spoortje oxide, één blokkeerpunt of een verkeerde laadhoek — al deze factoren kunnen de levensduur van een batch ratels halveren.
Onthoud: De kwaliteit van carburisatie begint niet wanneer de oven wordt aangestoken, maar bij de voorbehandeling. Investeren in correcte voorbewerking legt de basis voor de langetermijnbetrouwbaarheid en prestaties van ratels.
EN
AR
FI
NL
DA
CS
PT
PL
NO
KO
JA
IT
HI
EL
FR
DE
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
SK
UK
VI
HU
TH
FA
MS
HA
KM
LO
NE
PA
YO
MY
KK
SI
KY
