齒輪是依靠本身的結構尺寸和材料強度來承受外載荷的,這就要求材料具有較高強度韌性和耐磨性;由於齒輪形狀複雜,齒輪精度要求高,還要求材料工藝性好。
常用材料為鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。
一、鍛鋼
根據齒面硬度分為兩大類
HB<350時,稱為軟齒面
H8>350時,稱為硬齒面
l.齒面硬度 HB<350
工藝過程:鍛造毛坯→正火--粗車→調質、精加工
常用材料;45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB
特點:
具有較好的綜合性能,齒面具有較高強度和硬度,齒芯具有較好韌性。
熱處理后切齒精度可達8級 。
製造簡單、經濟、生產率高,對精度要求不高 。
2.齒面硬度 HB>350
採用中碳鋼時:
工藝過程:鍛造毛坯→常化→粗切→調質→精切→高、中頻淬火→低溫回火→珩齒或研磨劑跑合、電火花跑合。
常用材料:45、40Cr、40CrNi 。
特點:
齒面硬度高 HRC=48-55,接觸強度高,耐磨性好。
齒芯保持調質后的韌性,耐衝擊能力好,承載能力較高。
精度下降半數,可達7級精度。
適用於大量生產,如:汽車、機床等中速中載變速箱齒輪。
採用低碳鋼時:
鍛造毛坯→常化→粗切→調質→精切→滲碳淬火→低溫回火→磨齒。達6級、7級。
常用材料;20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo 。
特點:
齒面硬度,承載能力強。
芯部韌性好,耐衝擊 。
適合於高速、重載、過載傳動或結構要求緊湊的場合,機車主傳動齒輪、航空齒輪。
二、鑄鋼
當齒輪直徑d〉400mm,結構複雜,鍛造有困難時,可採用鑄鋼 。
材料ZG45.ZG55,正火處理。
常化,?質。
三、鑄鐵
抗膠合及抗點蝕能力強,但抗衝擊耐磨性差。
適合工作平穩,功率不大低速或尺寸較大形狀複雜時用。能在缺油條件下工作,適於開式傳動。
四、非金屬材料
布質、木質、塑料、尼龍、適於高速輕載。
選取材料時應考慮:
齒輪的工作條件不同,輪齒的破壞形式不同,是確定齒輪強度計算準則和選擇材料和熱處理的根據。
1.對於受衝擊載荷時,輪齒容易折斷應選用韌性較好的材料,可選用低碳鋼滲碳淬火。
2.對於高速閉式傳動,齒面易點蝕,應選用齒面硬度較好的材料,可選用中碳鋼表面淬火。
3.對於低速中載,輪齒折斷,點蝕,磨損均可發生時,應選取機械強度,齒面硬度等綜合機械性能好的材料,可選中碳鋼調質精切。
4.力求材料品種少,便於管理,考慮資源和供應情況。
5.當結構尺寸要求緊湊,耐磨性高時,要採用合金鋼。
6.製造單位的設備及技術情況。