齿轮常用材料有锻钢、铸钢、铸铁。
一、锻钢
根据齿面硬度分为两大类:
HB<350 时,称为软齿面
HB>350 时,称为硬齿面
1. 齿面硬度 HB<350
工艺过程: 锻造毛坯 → 正火 → 粗车 → 调质、精加工
常用材料:45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB
特点:
具有较好的综合性能,齿面具有较高强度和硬度,齿芯具有较好韧性。 热处理后切齿精度可达8级。制造简单、经济、生产率高,对精度要求不高
2. 齿面硬度 HB>350
采用中碳钢时:
工艺过程:锻造毛坯 → 常化 → 粗切 → 调质 → 精切 → 高、中频淬火 → 低温回火 → 珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。
常用材料:45、40Cr、40CrNi
特点:
齿面硬度高 HRC=48 - 55 ,接触强度高,耐磨性好。齿芯保持调质后的韧性,耐冲击能力好,承载能力较高。精度下降半数,可达7级精度。
适用于大量生产,如: 汽车、机床等中速中载变速箱齿轮。
采用低碳钢时:
锻造毛坯 → 常化 → 切 → 调质 → 精切 → 渗碳淬火 → 低温回火 → 磨齿达6级、7级
常用材料: 20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo
特点:
齿面硬度,承载能力强。芯部韧性好,耐冲击适合于高速、重载、过载传动或结构要求紧凑的场合,机车主传动齿轮、航空齿轮。
二、铸钢
当齿轮直径d>400m,,结构复杂有困难时,可采用铸钢。
材料:ZG45、ZG55,正火处理。
常化,调质
三、铸铁
抗胶合及抗点蚀能力强,但抗冲击耐磨性差。
适合工作平稳,功率不大低速或尺寸较大形状复杂时用,能在缺油条件下工作适于开式传动。
四、非金属材料
布质、木质、塑料、尼龙、适于高速轻载。
选取材料时应考虑: 齿轮的工作条件不同,轮齿的破环形式不同,是确定齿轮强度计算准则和选择材料和热处理的根据。
1. 对于受冲击载荷时,轮齿容易折断应选用韧性较好的材料可选用低碳钢渗碳淬火。
2. 对于高速闭式传动,齿面易点蚀,应选用齿面硬度较好的材料,可选用中碳钢表面淬火。
3. 对于低速中载,轮齿折断,点蚀,磨损均可发生时,应取机械强度,齿面硬度等综合机械性能好的材料,可选中碳钢调质精切。
4. 力求材料品种少,便于管理,考虑资源和供应情况。
5. 当结构尺要求紧凑,耐磨性高时,要采用合金钢。
齿轮常用材料有:
1、40Cr,调质HRC35-38
2、45钢,调质HRC32-35,齿面高频感应淬火HRC45左右
3、38CrMaAl,首先预调质HRC32-35后加工,成品表面渗氮后,硬为HV950以上