工业齿轮箱齿轮材料
常用于制造齿轮的材料主要是钢,其次是铸铁,在某些场合,也可使用非金属材料。
1 钢制齿轮
根据齿轮毛坯的制造方法,钢制齿轮可以锻造、铸造或用轧制圆钢制造,其中锻造齿轮因强度较高,故应用较广。各种齿轮用钢,其冶炼质量均有一定的要求。表1为各种齿轮用钢的国标要求。
(1)锻钢和轧制钢材:①优质低碳素钢,如15、20号钢,经适当热处理可得到很高的齿面硬度,齿面承载能力高;但由于芯部机械性能较低,故弯曲强度不够。它们常用于制造有冲击性的中小载荷齿轮。②含碳量013%～015%的优质中碳钢,如35、40、45、50、55号钢,由于强度高、韧性和加工性好,广泛应用于齿轮制造,其中40和45号钢应用最为广泛。③含锰量较高的优质碳素钢,如50Mn,其弹性、强度、硬度均高,具有良好耐磨性,常用于制造大载荷齿轮。④铬钢,如15Cr、20Cr、40Cr等,其中的铬可提高钢的强度和硬度,具有良好的耐磨性,常用于制造齿轮。⑤镍铬钢,如12CrNi3、20CrNi、40CrNi等,强度、硬度、耐磨性及韧性均高,常用于制造那些运动速度高、周期长、要求安全可靠性高的齿轮。⑥铬锰钛钢、铬钼钢、铬锰钼钢,如20CrMnTi、20CrMo、20CrMnMo等,强度、硬度及耐磨性高,常用于制造采矿、冶金、化工、起重运输等设备的普通减速机小齿轮。⑦硅锰钢,如35SiMn、42SiMn等,强度、硬度、耐磨性高,价廉,可作为40Cr、40CrNi等的替代材料,常用于制造机床齿轮。⑧其他常用于制造齿轮的合金钢尚有:20SiMnVB、35CrMnSi、45CrNiMoV、38CrMoAlA等。
从经济性考虑,在齿轮设计制造时,一般应优先选用价廉、易得的优质碳素钢材,尽量少用或不用价昂、难得的合金钢材,如含铬的合金钢。
(2)铸钢:在齿轮的设计制造中,常采用含碳量约014%的碳钢或合金钢,如:ZG310-570、ZG340-640、ZG35SiMn及ZG42SiMn等。铸钢的机械性能不及锻轧制钢材,但流动性较好,
铸钢的强度虽与球墨铸铁相近,但其冲击韧性和疲劳强度均比球墨铸铁高得多。因此,铸钢常用于制造对强度要求不很高,但形状复杂、直径较大的齿轮。
2 铸铁
铸铁的机械性能不及钢材,但铸铁具有加工性好、抗胶合和抗点蚀能力好、耐磨性高、噪声低、成本低等优点。铸铁常用于制作开式齿轮传动中的齿轮。
值得一提的是,通过向铁水中加入球化剂和孕育剂而制得的球墨铸铁,其机械性能比灰口铸铁大大提高,某些性能如抗拉强度、屈服强度等,接近铸钢,工艺性能好。因此,在某些传动中,球墨铸铁可成功地代替铸钢或锻钢制造大齿轮。
用于制造齿轮的铸铁主要有:HT200、HT300、HT400和QT50-5、QT60-2等。
3 非铁金属
制造齿轮的非铁金属主要有各种铜合金,如:HA1602121、ZHPb48232221、ZHMn582222、QSn615-011、QA15、ZQSn7-012等,它们的共同特点是强度高,具有良好的耐磨性、耐蚀性,在大多数情况下,用于制造蜗轮。
用于制造齿轮的非金属材料主要是塑料,如夹布胶木、木质塑料以及尼龙等。塑料齿轮的振动和噪音小,但其承载能力低,可用于高速轻载和要求低噪音的场合
常用于制造齿轮的材料主要是钢,其次是铸铁,在某些场合,也可使用非金属材料。
1 钢制齿轮
根据齿轮毛坯的制造方法,钢制齿轮可以锻造、铸造或用轧制圆钢制造,其中锻造齿轮因强度较高,故应用较广。各种齿轮用钢,其冶炼质量均有一定的要求。表1为各种齿轮用钢的国标要求。
(1)锻钢和轧制钢材:①优质低碳素钢,如15、20号钢,经适当热处理可得到很高的齿面硬度,齿面承载能力高;但由于芯部机械性能较低,故弯曲强度不够。它们常用于制造有冲击性的中小载荷齿轮。②含碳量013%～015%的优质中碳钢,如35、40、45、50、55号钢,由于强度高、韧性和加工性好,广泛应用于齿轮制造,其中40和45号钢应用最为广泛。③含锰量较高的优质碳素钢,如50Mn,其弹性、强度、硬度均高,具有良好耐磨性,常用于制造大载荷齿轮。④铬钢,如15Cr、20Cr、40Cr等,其中的铬可提高钢的强度和硬度,具有良好的耐磨性,常用于制造齿轮。⑤镍铬钢,如12CrNi3、20CrNi、40CrNi等,强度、硬度、耐磨性及韧性均高,常用于制造那些运动速度高、周期长、要求安全可靠性高的齿轮。⑥铬锰钛钢、铬钼钢、铬锰钼钢,如20CrMnTi、20CrMo、20CrMnMo等,强度、硬度及耐磨性高,常用于制造采矿、冶金、化工、起重运输等设备的普通减速机小齿轮。⑦硅锰钢,如35SiMn、42SiMn等,强度、硬度、耐磨性高,价廉,可作为40Cr、40CrNi等的替代材料,常用于制造机床齿轮。⑧其他常用于制造齿轮的合金钢尚有:20SiMnVB、35CrMnSi、45CrNiMoV、38CrMoAlA等。
从经济性考虑,在齿轮设计制造时,一般应优先选用价廉、易得的优质碳素钢材,尽量少用或不用价昂、难得的合金钢材,如含铬的合金钢。
(2)铸钢:在齿轮的设计制造中,常采用含碳量约014%的碳钢或合金钢,如:ZG310-570、ZG340-640、ZG35SiMn及ZG42SiMn等。铸钢的机械性能不及锻轧制钢材,但流动性较好,
铸钢的强度虽与球墨铸铁相近,但其冲击韧性和疲劳强度均比球墨铸铁高得多。因此,铸钢常用于制造对强度要求不很高,但形状复杂、直径较大的齿轮。
2 铸铁
铸铁的机械性能不及钢材,但铸铁具有加工性好、抗胶合和抗点蚀能力好、耐磨性高、噪声低、成本低等优点。铸铁常用于制作开式齿轮传动中的齿轮。
值得一提的是,通过向铁水中加入球化剂和孕育剂而制得的球墨铸铁,其机械性能比灰口铸铁大大提高,某些性能如抗拉强度、屈服强度等,接近铸钢,工艺性能好。因此,在某些传动中,球墨铸铁可成功地代替铸钢或锻钢制造大齿轮。
用于制造齿轮的铸铁主要有:HT200、HT300、HT400和QT50-5、QT60-2等。
3 非铁金属
制造齿轮的非铁金属主要有各种铜合金,如:HA1602121、ZHPb48232221、ZHMn582222、QSn615-011、QA15、ZQSn7-012等,它们的共同特点是强度高,具有良好的耐磨性、耐蚀性,在大多数情况下,用于制造蜗轮。
用于制造齿轮的非金属材料主要是塑料,如夹布胶木、木质塑料以及尼龙等。塑料齿轮的振动和噪音小,但其承载能力低,可用于高速轻载和要求低噪音的场合
