常用齒輪材料的選擇及其熱處理工藝-資料下載頁(yè)
2024-10-18 18:55本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】1）齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性。中粉塵含量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無(wú)。噪聲、以及能在少潤(rùn)滑或無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料。擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。2）應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。采用滲碳上藝時(shí)，應(yīng)選用低碳鋼或低碳含金鋼作齒輪材。因此，當(dāng)配對(duì)的兩齒輪齒面具。齒輪傳動(dòng)使用范圍廣，傳動(dòng)比恒定，效率較高，使用壽命。的加工工藝性能和經(jīng)濟(jì)性，以便提高零件的生產(chǎn)率，降低成本，減少消耗。的過早損傷，甚至失效。精度下降半數(shù)，可達(dá)7級(jí)精度。1．對(duì)于受沖擊載荷時(shí)，輪齒容易折斷應(yīng)選用韌性較好的材料，可選用低碳鋼滲碳淬火。
【正文】 齒輪大多用于齒輪箱，主要用于傳遞動(dòng)力，改變運(yùn)動(dòng)速度和方向，工作條件較好，載荷不大，工作平穩(wěn)無(wú)強(qiáng)烈沖擊，轉(zhuǎn)速也不高，屬工作條件較好的齒輪。因此，要求綜合力學(xué)性能— 齒輪材料的選擇 及其熱處理工藝 — Page 6 of 6 Page 6 of 6 好，一般選用調(diào)質(zhì)鋼制造，如 40鋼、 45鋼、 40Cr、 42SiMn等。一般 40鋼、 45鋼用于中小載荷機(jī)床齒輪，如床頭箱、溜板箱齒輪等， 40Cr、 42SiMn等用于高速 、高載的機(jī)床的走刀箱、變速箱齒輪。 其工藝路線一般為：備料 —— 鍛造 —— 正火 —— 機(jī)械粗加 l： —— 調(diào)質(zhì) —— 機(jī)械半精加工 —— 高頻感應(yīng)淬火 +低溫回火 —— 磨削 該工藝路線中熱處理上序的作用：正火處理的目的是消除鍛造應(yīng)力，均勻組織，使同批坯料硬度相同，利于切削加工，改善齒輪表面加工質(zhì)量；調(diào)質(zhì)的目的是為了提高齒輪心部的綜合力學(xué)性能，以承受交變彎曲應(yīng)力和沖擊載荷，還可減少高頻淬火變形；高頻感應(yīng)淬火及低溫回火是決定齒輪表面性能的關(guān)鍵工序，高頻感應(yīng)淬火可提高齒輪表面的硬度和耐磨性，并使齒輪表面具有殘余壓應(yīng)力，從而提高抗疲勞點(diǎn)蝕 的能力。低溫回火是為了消除淬火應(yīng)力，防止產(chǎn)生磨削裂紋和提高抗沖擊能力。對(duì)于中等承載能力的高精度齒輪，也可選用 38CrMnA1等專用滲氮鋼，進(jìn)行滲氮處理。 (3)較低承載能力的齒輪 較低承載能力的齒輪一般選用中碳鋼 ( 45)或低合金中碳鋼 (40Cr、 40Mn、 40MnB等 )制造，進(jìn)行凋質(zhì)處理，凋質(zhì)后硬度約為 200～ 300HB。相互配對(duì)使用的小齒輪硬度稍高 (相差大約在 70～ 120HB)，對(duì)齒輪的使用壽命有利。 其工藝路線一般為：備料 —— 鍛造 —— 正火 —— 機(jī)械粗加工 —— 調(diào)質(zhì) —— 機(jī)械精加工 由于調(diào)質(zhì)齒輪表面硬度低 ，而且也不存在表面壓應(yīng)力，故其承載能力和疲勞強(qiáng)度都比較低，但因調(diào)質(zhì)齒輪切削加工后不再進(jìn)行熱處理，能保證齒輪的制造精度，故對(duì)大型齒輪特別適宜，減少了淬火引起的變形 (一般認(rèn)為 @350mm以下為小齒輪， @350mm～ @lO00mm為大型齒輪， @lO00mm以上為特大囟輪 )。在該工藝過程中，正火處理的目的也是消除鍛造應(yīng)力，均勻組織，使同批坯料硬度相同，利于切削加工，改善齒輪表面加工質(zhì)量。大型齒輪也常用正火作為最終熱處理，正火齒輪的力學(xué)性能不如調(diào)質(zhì)齒輪，故僅用于制造不重要的大型齒輪，材料多用優(yōu)質(zhì)中碳鋼 (4JD、 45)。 2． 2 鑄鋼 對(duì)于一些直徑較大 (‘ p400～ 500mm)、形狀復(fù)雜的大齒輪毛坯，當(dāng)用鍛造方法難于成型時(shí)，可采用鑄鋼制作，其強(qiáng)度比鍛鋼齒輪低 10％左右。鑄造齒輪的精度較低，常用于農(nóng)業(yè)機(jī)械。近十幾年來(lái)，隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展，鑄造精度有了很大的提高，某些鑄造齒輪已經(jīng)可以直接用于具有一定傳動(dòng)精度要求的機(jī)械中。為了提高鑄鋼齒輪的精度，應(yīng)增加機(jī)械加工工序，在機(jī)械加工前應(yīng)進(jìn)行正火，消除鑄造應(yīng)力和硬度不均，改善切削加工性能；機(jī)械加工后，一般進(jìn)行表面淬火，提高硬度、耐磨性及抗疲勞強(qiáng)度。而對(duì)于性能要求不高、轉(zhuǎn)速較低的鑄鋼齒 輪通常不需淬火。常用的鑄鋼有 ZG270500、 ZG310— 570等。 其工藝路線一般為：鑄造 —— 正火 —— 機(jī)械粗加工、半精加工 —— 表面淬火 +低溫回火 —— 機(jī)械精加工 2． 3鑄鐵 對(duì)于一些輕載、低速、不受沖擊、精度和結(jié)構(gòu)緊湊要求不高的不重要齒輪，常用灰鑄鐵 HT200、 HT250、 HT300等。鑄鐵齒輪一般在鑄造后進(jìn)行去應(yīng)力退火、正火，機(jī)械加工后表面淬火，目的是提高耐磨性?；诣T鐵齒輪多用于開式齒輪傳動(dòng)。近年來(lái)在閉式傳動(dòng)中，采用球墨鑄鐵 QT6【 x】一 QT5【 x】一 7代替鑄鋼制造齒輪的趨勢(shì)越來(lái)越大。 2． 4 有色金屬 在儀器、儀表中，以及在某些接觸腐蝕介質(zhì)中工作的輕載齒輪，常用耐蝕、耐磨的有色金屬，如黃銅、鋁青銅、錫青銅等制造。 2． 5 非金屬材料 受力不大，以及在無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的小型齒輪 (如儀器、儀表齒輪 )，可用尼龍、 ABS、聚甲醛等非金屬材料制造。此外，齒輪選材時(shí)還應(yīng)注意：對(duì)某些高速、重載或齒面相對(duì)滑動(dòng)速度較大的齒輪，為防止齒面咬合，并且使相嚙合的兩齒輪磨損均勻，使用壽命相近，大、小齒輪應(yīng)選用不同的材料。小齒輪材料應(yīng)比大齒輪好些，硬度比大齒輪高些。 3．結(jié)語(yǔ) 以上就常用齒輪材料及熱處理工藝進(jìn)行了分析。在齒 輪的制造生產(chǎn)中，還會(huì)遇見一些具有特殊性能要求的齒輪，設(shè)計(jì)人員必須按照選材的基本原則，進(jìn)行全面分析及綜合考慮，選擇出最合適的材料及熱處理工藝方法。
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