齿轮类零件材料选择

2019-07-0316:25:39齿轮类零件材料选择已关闭评论

齿轮主要是用来传递扭矩和改变传动方向,有的齿轮仅起分度定位作用。各类齿轮的转速可以相差很大,齿轮的大小和工作环境也有很大差别。作为齿轮的材料具有以下主要性能:①高的弯曲疲劳强度和高的接触疲劳强度;②齿面有高的硬度和耐磨性;③轮齿心部要有足够的强度和韧性。

一些低速、低应力、低冲击载荷条件下工作的齿轮,可用HT250,HT350,QT600-3,QT700-2等制造。例如,汽车发动机上的凸轮、齿轮,用铸造成形法制造毛坯,硬度为170~229 HB。

对于较为重要的齿轮,一般都用钢制造。其中传递功率大、接触应力大、运转速度高而又受较大冲击载荷的齿轮,通常选择低碳钢或低碳合金钢,如20Cr,20CrMnTi等制造,并经渗碳及渗碳后热处理,最终表面硬度要求为56~62 HRC,心部硬度为30~40 HRC,渗碳层深度可在0.9~1.22 mm间选择。属于这类齿轮的一般有精密机床的主轴传动齿轮、走刀齿轮和变速箱的高速齿轮。

对于小功率齿轮,通常选择中碳钢,并经表面淬火和低温回火,最终表面硬度要求为52~58 HRC或45~50 HRC,心部硬度为28~35 HRC。属于这类齿轮的通常是机床的变速齿轮。其中硬度较低的,用于转速较低的齿轮;硬度较高的,用于运转速度较高的齿轮。对于高速齿轮,一般选择中碳钢或中碳合金钢,在调质后进行高频淬火处理。

应当指出,在满足齿轮工作要求的前提下,齿轮材料的选择和随后的表面强化热处理工艺是可改变的。机床齿轮表面强化热处理,高频加热淬火、渗碳淬火以外,还可选用55TiD,60TiD等低透性钢并进行高频加热淬火,以代替部分低碳钢或低碳合金钢的渗碳处理。

由于齿轮的尺寸和类型不同,所采用的成形方法也是不一样的,小型不重要及受力不大的齿轮可用圆钢直接作为毛坯,对于中小型重要受力齿轮采用锻造的方法制作齿轮坯;中大型齿轮,特别是有轮辐结构的应采用铸钢、球铁为毛坯。另外,带轮、飞轮、手轮类受力不大或以承压为主的轮类零件应采用灰铸铁。

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