Auswahl von Getriebewerkstoffen: Wesentliche Faktoren, die zu berücksichtigen sind | MachineMFG

Auswahl von Zahnradmaterialien: Wesentliche Faktoren, die zu berücksichtigen sind

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Aus der Versagensform von Zahnrädern geht hervor, dass bei der Konstruktion von Zahnradgetrieben die Zahnoberfläche eine hohe Verschleißfestigkeit, Lochkorrosionsbeständigkeit, Klebefestigkeit und Beständigkeit gegen plastische Verformung aufweisen sollte, während der Zahnfuß eine hohe Bruchfestigkeit haben sollte.

Die Grundanforderungen an Zahnradwerkstoffe sind daher: Die Zahnoberfläche sollte hart und der Zahnkern zäh sein.

Gängige Getriebematerialien

Gängige Getriebematerialien

1. Stahl

Stahl hat eine gute Zähigkeit und Schlagzähigkeit, und seine mechanische Eigenschaften und die Zahnoberflächenhärte kann durch Wärmebehandlung oder chemische Wärmebehandlung verbessert werden, so dass es für die Herstellung von Zahnrädern am besten geeignet ist.

Es ist auch das am häufigsten verwendete Material für die Herstellung von Zahnrädern.

1. Geschmiedeter Stahl

Geschmiedeter Stahl wird im Allgemeinen zur Herstellung von Zahnrädern verwendet, und Kohlenstoffstahl oder legierter Stahl mit Kohlenstoffgehalt von (0,15 ~ 0,6)% wird im Allgemeinen verwendet, mit Ausnahme derjenigen, die für Gussstücke mit übermäßiger Größe oder komplexer Struktur und Form geeignet sind.

Der für die Herstellung von Zahnrädern verwendete Schmiedestahl kann unterteilt werden in Zahnrad mit weicher Oberfläche und gehärtetes Getriebe:

Zahnrad mit weicher Oberfläche (Härte 350)HBS):

Aufgrund der geringen Anforderungen an Festigkeit, Geschwindigkeit und Genauigkeit sollte der Zahnradrohling normalisiert werden, um das Verzahnen zu erleichtern und zu verhindern, dass das Werkzeug durch schnellen Verschleiß stumpf wird. abgeschreckt und vergütet vor dem Verzahnen.

Schneiden, um fertige Produkte zu erhalten.

Die Genauigkeit beträgt in der Regel 8, beim Präzisionsschneiden kann die Genauigkeit 7 erreichen.

Diese Art von Ausrüstung ist einfach, wirtschaftlich und effizient.

Das heißt, der Rohling wird normalisiert (normalisiert) oder vergütet, um Zähne zu schneiden.

Zahnrad mit weicher Oberfläche

Gehärtetes Getriebe (Härte 350HBS):

Es wird in Hochgeschwindigkeits-, Schwerlast- und Präzisionsmaschinen (wie Präzisionswerkzeugmaschinen und Flugzeugtriebwerke) verwendet.

Zusätzlich zu den hervorragenden MaterialeigenschaftenHohe Zahnfestigkeit und hohe Zahnoberflächenhärte (z. B. 58 ~ 65 HRC), sollte es auch durch Zahnradschleifen ergänzt werden.

Gegenwärtig werden die meisten Zahnräder, die nachbearbeitet werden müssen, zuerst gefräst, dann gehärtet und schließlich bearbeitet.

Die Genauigkeit kann Stufe 5 oder 4 erreichen.

Diese Art von Zahnrädern hat eine hohe Präzision und einen hohen Preis, so dass die Wärmebehandlungsmethoden Oberflächenabschrecken und Aufkohlen umfassen, nitrieren, Weichnitrierung und Cyanidierung.

Daher hängt das Material von den spezifischen Anforderungen und dem Wärmebehandlungsverfahren ab.

Das heißt, Zähne schneiden, Oberflächenhärtung und Endbearbeitung. Das bearbeitete Zahnrad hat eine harte Zahnoberfläche, und die Genauigkeit ist Grad 5 oder 4.

Legierter Stahl kann je nach Zusammensetzung und Eigenschaften des enthaltenen Metalls die Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Zementierungsbeständigkeit des Materials verbessern.

Außerdem können die mechanischen Eigenschaften und die Zahnoberflächenhärte des Materials durch Wärmebehandlung oder chemische Wärmebehandlung verbessert werden.

Daher werden Luftfahrtgetriebe mit hoher Geschwindigkeit, hoher Belastung, geringer Größe und geringem Gewicht aus legiertem Stahl mit hervorragender Leistung (wie 20CrMnTi, 20Cr2Ni4A usw.) hergestellt.

2. Stahlguss

Stahlguss hat eine gute Verschleißfestigkeit und Festigkeit, sollte aber geglüht und normalisiert werden.

Bei Bedarf kann es auch vergütet werden, was bei großen Zahnrädern häufig der Fall ist.

2. Gusseisen

Graues Gusseisen ist spröde, mit schlechter Schlag- und Verschleißfestigkeit, aber guter Haftung und Lochfraßbeständigkeit.

Er wird in der Regel für einen stabilen Betrieb, niedrige Geschwindigkeit und geringe Leistung verwendet.

3. Nichtmetallische Werkstoffe

Um den Lärm zu reduzieren, werden üblicherweise nichtmetallische Werkstoffe wie Bakelit, Nylon usw. werden häufig als Ritzel verwendet, während das große Zahnrad weiterhin aus Stahl oder Gusseisen besteht.

Um dem Zahnrad eine ausreichende Verschleißfestigkeit und Lochkorrosionsbeständigkeit zu verleihen, ist auch die Härte der Zahnoberfläche erforderlich, die 250 ~ 350 HBS betragen sollte.

Auswahlprinzip von Zahnradwerkstoffen

Auswahlprinzip von Zahnradwerkstoffen

Es gibt viele Arten von Zahnradmaterialien, und bei der Auswahl sollten viele Faktoren berücksichtigt werden. Die folgenden Punkte dienen als Referenz:

1. Die Getriebematerial muss den Anforderungen der Arbeitsbedingungen entsprechen

So müssen z. B. in Flugzeugen verwendete Zahnräder den Anforderungen an geringes Gewicht, hohe Übertragungsleistung und hohe Zuverlässigkeit genügen, weshalb legierter Stahl mit hohen mechanischen Eigenschaften ausgewählt werden muss;

Getriebe in Bergbaumaschinen haben in der Regel eine hohe Leistung, eine niedrige Arbeitsgeschwindigkeit und einen hohen Staubanteil in der Umgebung, weshalb häufig Stahlguss oder Gusseisen verwendet wird;

Die Leistung von Haushalts- und Büromaschinen ist sehr gering, aber sie erfordern eine stabile Kraftübertragung, geringe oder keine Geräusche und können mit weniger Schmierung normal arbeiten.

Daher werden häufig technische Kunststoffe als Zahnradwerkstoffe verwendet.

Kurz gesagt, die Anforderungen an die Arbeitsbedingungen sind der erste Faktor, der bei der Auswahl von Zahnradwerkstoffen zu berücksichtigen ist.

2. Die Größe des Zahnrads, die Art der Formgebung, die Wärmebehandlung und das Herstellungsverfahren sind zu berücksichtigen.

Knüppel werden im Allgemeinen für große Zahnräder verwendet, und das Zahnradmaterial kann aus Stahlguss oder Gusseisen bestehen.

Für Getriebe mit hohen Anforderungen bei mittleren und unteren Größen, Schmiedestück wird häufig verwendet, und es kann auch Schmiedestahl verwendet werden.

Wenn die Größe klein ist und die Anforderungen nicht hoch sind, kann Rundstahl als Rohling verwendet werden.

Zu den Methoden der Oberflächenabschreckung von Zahnrädern gehören Aufkohlung, Nitrierung und Oberflächenabschreckung.

3. Normalisierter Kohlenstoffstahl, unabhängig davon, wie der Rohling hergestellt ist, kann nur verwendet werden, um das Getriebe unter stabiler Last und leichten Stößen arbeiten zu lassen, und kann keine große Stoßbelastung tragen;

Abgeschreckt und gehärteter Kohlenstoffstahl kann zur Herstellung von Zahnrädern verwendet werden, die unter mäßiger Stoßbelastung arbeiten.

4. Legierter Stahl wird häufig für die Herstellung von Zahnrädern mit hohen Drehzahlen, schweren Lasten und Stoßbelastungen verwendet.

5. Das Getriebe von Flugzeugen erfordert, dass die Zahnradgröße so klein wie möglich sein sollte, und es sollte hochfester legierter Stahl mit Oberflächenhärtungsbehandlung verwendet werden.

6. Bei Zahnrädern mit weichen Zahnoberflächen aus Metall sollte der Härteunterschied zwischen den gepaarten Zahnoberflächen bei 30 ~ 50 HBS oder darüber liegen.

Wenn die Härte der Zahnoberfläche des Ritzels und des großen Zahnrads sehr unterschiedlich ist (z. B. die Zahnoberfläche des Ritzels ist gehärtet und geschliffen und die Zahnoberfläche des großen Zahnrads ist normalisiert oder vergütet) und die Geschwindigkeit hoch ist, hat die harte Zahnoberfläche des Ritzels einen offensichtlichen Kaltverfestigungseffekt auf die weiche Zahnoberfläche des großen Zahnrads, wodurch die Ermüdungsgrenze der Zahnoberfläche des großen Zahnrads erhöht wird.

Wenn der Härteunterschied zwischen den gepaarten Zahnflächen von zwei Zahnrädern groß ist, kann die zulässige Kontaktermüdungsspannung von großen Zahnrädern um etwa 20% erhöht werden, aber es sollte auf die Zahnflächen mit hoher Härte geachtet und der Rauigkeitswert entsprechend reduziert werden.

Einpacken

Kurzum, bei der Auswahl der Gänge kommt es auch auf den Anlass der Nutzung an.

An verschiedenen Orten wird auf unterschiedliche Orte geachtet, und natürlich sind auch die verwendeten Materialien unterschiedlich.

Achten Sie bei der Gestaltung auf die Auswahl der Materialien, damit die Zahnräder praktisch und langlebig sind.

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