钢制齿轮制造时应如何正确选择材料

作者:老虎机 电动老虎机 时间:2017-06-11 文章来源:www.xiaodujiubei.com
摘要:齿轮用于机械装置中功率的传递与速度的调节,在各类机械等产品中不仅有着重要的作用,而且用量相当大。齿轮的材料对齿轮的内在质量和使用性能都有很大的影响。因此,要求设计...

齿轮用于机械装置中功率的传递与速度的调节,在各类机械等产品中不仅有着重要的作用,而且用量相当大。齿轮的材料对齿轮的内在质量和使用性能都有很大的影响。因此,要求设计人员合理地选择齿轮材料。下面主要介绍老虎机钢制齿轮的材料选择。

钢制齿轮制造时应如何正确选择材料?

一、齿轮材料选择原则

具体齿轮材料的选用主要是根据齿轮工作时载荷的大小,转速的高低及齿轮的精度要求来确定的。载荷大小主要是指齿轮传递转矩的大小,通常以齿面上单位压应力作为衡量标志。一般分为:轻载荷、中载荷、重载荷和超重载荷。齿轮工作时转速越大,齿面和齿根受到的交变应力次数越多,齿面磨损越严重。因此,可以把齿轮转动的圆周速度v的大小,作为材料承受疲劳和磨损的尺度。一般分为:低速齿轮(1~9m/s);中速齿轮(6~10m/s);高速齿轮(10~15m/s)。齿轮的精度高,则齿形准确,公差小,啮合紧密,传动平稳且无噪声。机床齿轮精度一般为6~8级(中、低速)和8~12级(高速),汽车、拖拉机齿轮精度一般为6~8级。

钢制齿轮制造时应如何正确选择材料?

二、各类齿轮材料选择

1、轻载、低速或中速、冲击力小、老虎机精度较低的一般齿轮,选用中碳钢,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等钢制造,常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮,正火硬度HBS160~200;一般调质硬度HBS200~280。因硬度适中,精切齿廓可在热处理后进行,工艺简单,成本低。齿面硬度不高则易于磨合,但承载能力也不高。这种齿轮主要用于标准系列减速箱齿轮、冶金机械、中载机械和机床中的一些次要齿轮。

2、中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮,选用中碳钢或合金调质钢,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等钢,也可采用55Tid、60Tid等低淬透性钢。其最终热处理采用高频或中频淬火及低温回火,制成硬齿面齿轮,可达齿面硬度HRC50~55,齿轮心部保持正火或调质状态,具有较好的韧性。由于感应加热表面淬火的齿轮变形小,若精度要求不高(如7级以下),可不必再磨齿。机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。对表面硬化的齿轮,应注意控制硬化层深度及硬化层沿齿廓的合理分布。

钢制齿轮制造时应如何正确选择材料?

3、重载、高速或中速,且受较大冲击载荷的齿轮,选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等钢。其热处理采用渗碳、淬火、低温回火,齿轮表面获得HRC58~63的高硬度,因淬透性较高,齿轮心部有较高的强度和韧性。这种齿轮的表面耐磨性、抗疲劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击能力都比表面淬火的齿轮高,但热处理变形大,精度要求较高时,最后一般要安排磨削。它适用于工作条件较为恶劣的汽车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。

碳氮共渗与渗碳相比,热处理变形小,生产周期短,力学性能高,而且还应用于中碳钢或中碳合金钢,所以许多齿轮可用碳氮共渗来代替渗碳工艺。

内燃机车、坦克、飞机上的变速齿轮的负载和工作条件比汽车的更重、更恶劣,要求材料的性能更高,应选用含合金元素高的合金渗碳钢,以获得更高的强度和耐磨性。

4、老虎机精密传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮(如内齿轮),主要要求精度高,热处理变形小,宜采用氮化钢,如35CrMo、38CrMoAlA等钢。热处理采用调质及氮化处理,氮化后齿面硬度高达HV850~1200(相当于HRC65~70),热稳定性好(在500~550℃仍能保持高硬度),并有一定的抗蚀性。其缺点是硬化层薄,不耐冲击,故不适用于载荷频繁变动的重载齿轮,而多用于载荷平稳、润滑良好的精密传动齿轮或磨齿困难的内齿轮。

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