齿轮用什么材料好?
齿轮常用材料为 锻钢、铸钢、铸铁 。
从齿轮的失效形式可以看出,在设计齿轮传动时,齿面应具有较高的耐磨性、抗点蚀性、抗胶合性和抗塑性变形性,而齿根应具有较高的抗断裂性。因此,对齿轮材料的基本要求是:齿面要硬,齿芯要韧。
常用的齿轮材料
1钢
钢具有良好的韧性和抗冲击性,还可以通过热处理或化学热处理提高其力学性能和齿面硬度,因此最适合制造齿轮。
1、锻钢
制造齿轮一般采用锻钢,一般采用含碳量为(0.15 ~ 0.6)%的碳钢或合金钢,但尺寸过大或结构形状复杂的适合铸造的除外。制造齿轮的锻钢可分为:
软齿面齿轮(硬度350HBS):由于对强度、速度、精度要求不高,为了便于切齿,防止刀具快速磨损变钝,切齿前应对齿轮毛坯进行正火或调质处理。切割得到成品。精度一般为8,精切时精度可达7。这种齿轮简单、经济、生产效率高。也就是说,坯料——被正火(正火)或淬火和回火以切割齿。
硬齿面齿轮(硬度350HBS):用于高速、重载、精密机械(如精密机床、航空发动机)中,除了材料性能优异、轮齿强度高、齿面硬度高(如58 ~ 65 HRC)外,还应通过磨齿完成。目前大部分需要精加工的齿轮都是先切削,再淬硬,最后精加工,精度可以达到5级或4级。这种齿轮精度高,价格高,因此热处理方法包括表面淬火、渗碳、渗氮、软氮化和氰化。因此,材料取决于具体要求和热处理方法。即切削齿——、表面硬化处理——、精加工,加工出的齿轮为硬齿面,精度为5级或4级。
合金钢可以根据所含金属的成分和性能提高材料的韧性、抗冲击性、耐磨性和抗胶合性,也可以通过热处理或化学热处理提高材料的力学性能和齿面的硬度。因此,高速、重载、小尺寸、小重量的航空齿轮都是由性能优良的合金钢(如20CrMnTi、20Cr2Ni4A等)制成。)。
2、铸钢
铸钢具有良好的耐磨性和强度,但应进行退火和正火。必要时也可以调质处理,常用于大尺寸齿轮。
2铸铁
灰铸铁性质脆,抗冲击性和耐磨性差,但抗粘着性和抗点蚀性好。它通常用于运行稳定、速度低、功率低的情况。
3非金属材料
为了降低噪音,非金属材料(如胶木、尼龙等。)经常被用作小齿轮,而大齿轮仍然是由钢或铸铁制成的。为了使齿轮具有足够的耐磨性和抗点蚀性,齿面的硬度应为250 ~ 350 HBS。
齿轮用一般材料:
齿轮材料的选择原则
齿轮材料种类繁多,选择时要考虑的因素很多。以下几点可供参考:
1齿轮材料必须满足工作条件的要求
比如飞机上使用的齿轮必须满足重量小、传动功率大、可靠性高的要求,所以必须选用机械性能高的合金钢;
矿山机械中的齿轮传动一般功率大,工作速度低,周围环境粉尘含量高,所以常选用铸钢或铸铁;
家用和办公机械的功率很小,但要求传动平稳,低噪音或无噪音,在较少润滑的情况下也能正常工作,因此经常使用工程塑料作为齿轮材料。
总之,工况要求是选择齿轮材料时首先要考虑的因素。
2应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺
铸坯一般用于大型齿轮,齿轮材料可选用铸钢或铸铁。
中等及以下尺寸要求高的齿轮,常采用锻坯,可选用锻钢。
当尺寸较小,要求不高时,可以用圆钢作为毛坯。
齿轮表面淬火的方法有渗碳、渗氮和表面淬火。当采用渗碳工艺时,低碳
3正火碳钢,无论毛坯是如何制作的,都只能用于使齿轮在稳定载荷和轻微冲击下工作,不能承受较大的冲击载荷;淬火和回火碳钢可用于制造在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4合金钢常被用来制造高速、重载和在冲击载荷下工作的齿轮。
5飞机的齿轮传动要求齿轮尺寸尽可能小,应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
对于由6金属制成的软齿面齿轮,成对齿面之间的硬度差应保持在30 ~ 50 HBS或以上。当小齿轮和大齿轮的齿面硬度差异较大(如小齿轮齿面经过淬硬磨削,大齿轮齿面经过正火或调质处理)且转速较高时,硬小齿轮齿面会对软大齿轮齿面产生明显的冷加工硬化作用,从而增加大齿轮齿面的疲劳极限。因此,当两个齿轮的成对齿面硬度相差较大时,大齿轮接触疲劳许用应力可提高20%左右,但应注意高硬度齿面,粗糙度值应相应降低。
齿轮常用材料:制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。
1、铸钢的强度比锻钢稍低,常用于尺寸较大的齿轮;
2、灰铸铁的机械性能较差,可用于轻载的开式齿轮传动中;
3、球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮;
4、塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方,与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。
5、未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展,并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。
40Cr粗车后调质、轮齿部高频淬火
以上两种一般用于机床齿轮
汽车、工程机械用20CRMnTi,粗车后正火,齿成形后渗碳淬火,直、斜齿留余量磨齿或不留余量齿厚尺寸到位,盆角齿渗碳淬火后研齿。也有受力大的盆角齿用22CrMo的
齿轮常用材料齿轮的齿面应具有较高的耐磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力,而齿根要有较高的抗折断的能力。因此,对轮齿材料性能的基本要求为:齿面要硬、齿芯要韧。常用的齿轮材料是钢、铸铁和非金属材料。 1、锻钢钢材的韧性好,耐冲击,还可以通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度,故最适应于用来制造齿轮。除尺寸过大(da>400~600mm)或者是结构形状复杂只宜铸造者外,一般都用锻钢制造齿轮,常用的是含碳量在(0.15~0.6)%的碳钢或合金钢。制造齿轮的锻钢可分为:软齿面(硬度≤350HBS):经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢 对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮,应采用以便于切齿,并使刀具不致迅速磨损变钝。因此,应将齿轮毛坯经过正火(正火)或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级,精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产效率高。硬齿面(硬度>350HBS):需进行精加工的齿轮所用的锻钢 高速、重载及精密机器(如精密机床、航空发动机)所用的主要齿轮传动,除要求材料性能优良,轮齿具有高强度及齿面具有高硬度(如58~65HRC)外,还应进行磨齿等精加工。需精加工的齿轮目前多是先切齿,再做表面硬化处理,最后进行精加工,精度可达5级或4级。这类齿轮精度高,价格较贵,所以热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。所以材料视具体要求及热处理方法而定。合金钢根据所含金属的成分及性能,可分别使材料的韧性、耐
2、铸铁:铸铁的铸造性能好,但抗弯强度和耐冲击性较差,自身所含石墨能起一定润滑作用。故开式齿轮传动中常采用铸铁齿轮。
3、非金属材料:常用的有夹木胶布、工程塑料等。非金属材料的弹性模量小,齿轮易变形,可减轻动载荷和噪声,一般适用于高速轻载及精度要求不高的齿轮传动。
制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低,常用于尺寸较大的齿轮;灰铸铁的机械性能较差,可用于轻载的开式齿轮传动中;球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮;塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方,与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。
未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展,并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。
齿轮简介
齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件,是能互相啮合的有齿的机械零件,大齿轮的直径是小齿轮的直径的一倍。齿轮在传动中的应用很早就出现了,公元前300多年,古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中,就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。19世纪末,展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现,使齿轮加工具备较完备的手段,而随着生产的发展,齿轮运转的平稳性受到重视。
齿轮的加工方式
渐开线齿轮加工方法有2大类,一个是仿形法,用成型铣刀铣出齿轮的齿槽,是“模仿形状”的。另一个是范成法(展成法)。
(1)滚齿机滚齿:可以加工8模数以下的斜齿
(2)铣床铣齿:可以加工直齿条
(3)插床插齿:可以加工内齿
(4)冷打机打齿:可以无屑加工
(5)刨齿机刨齿:可以加工16模数大齿轮
(6)精密铸齿:可以大批量加工廉价小齿轮
(7)磨齿机磨齿:可以加工精密母机上的齿轮
(8)压铸机铸齿:多数加工有色金属齿轮
(9)剃齿机:是一种齿轮精加工用的金属切削机床
中国市场发展
中国齿轮工业在“十五”期间得到了快速发展:2005年齿轮行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元,年复合增长率23.27%,已成为中国机械基础件中规模最大的行业。就市场需求与生产规模而言,中国齿轮行业在全球排名已超过意大利,居世界第四位。
中国齿轮制造业与发达国家相比还存在自主创新能力不足、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。2012年齿轮行业发展可能呈现“前低后高、中速增长”的态势。去年四季度出现的行业增长放缓的趋势将延续到今年上半年。下半年,随着国家扩大内需政策的逐步到位,战略性新兴产业的发展以及国家“三基规划”的开始实施,必将提升现代装备制造业,从而带动整个齿轮行业新一轮的上升。
随着齿轮行业竞争的不断加剧,大型齿轮企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的齿轮生产企业愈来愈重视对行业市场的研究,将有利于构建齿轮现代化新世界,促进我国经济、技术迈向新高度。
用于制造齿轮的调质钢的材料牌号有:45#钢、35SiMn、42SiMn、50SiMn、40Cr、35CrMo、42CrMo、37SiMn2MoV、40CrMnMo、40CrNi、38SiMnMo、42CrMo4V。
用于制造齿轮的渗碳钢的材料牌号是:20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、38CrMoAl、17CrNiMo6、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、20CrNi3。
用于制造齿轮的铸钢和合金铸钢的材料牌号有:ZG 310-570、ZG 340-640、ZG 40Mn2、ZG 35SiMn、ZG 42SiMn、ZG 50SiMn、ZG 40Cr、ZG 35CrMo、ZG 35CrMnSi。
用于制造齿轮的灰铸铁和球墨铸铁的材料牌号有:HT250、HT300、HT350、QT500-7、QT600-3、QT700-2、QT800-2、QT1200-1。