Del modo de falla de los engranajes, se puede ver que al diseñar la transmisión de engranajes, la superficie del diente debe tener alta resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión por picadura, resistencia a la unión y resistencia a la deformación plástica, mientras que la raíz del diente debe tener una alta resistencia a la fractura.
Por lo tanto, los requisitos básicos para los materiales de los engranajes son: la superficie del diente debe ser dura y el núcleo del diente debe ser resistente.
Materiales comunes para engranajes
Engranaje endurecido (dureza 350HBS):
Se utiliza en máquinas de precisión, de alta velocidad y de servicio pesado (como máquinas herramienta de precisión y motores de aviones).
Además de las excelentes propiedades del material, la alta resistencia de los dientes y la alta dureza de la superficie de los dientes (como 58 ~ 65 HRC), también debe completarse mediante rectificado de engranajes.
Actualmente, la mayoría de los engranajes que requieren acabado primero se cortan, luego se endurecen y finalmente se terminan.
La precisión puede alcanzar el nivel 5 o 4.
Este tipo de engranaje tiene alta precisión y alto precio, por lo que los métodos de tratamiento térmico incluyen enfriamiento superficial, carburación, nitruración, nitruración suave y cianuración.
Por lo tanto, el material depende de los requisitos específicos y del método de tratamiento térmico.
Es decir, corte de dientes, endurecimiento superficial y acabado. El engranaje mecanizado tiene una superficie de diente dura y la precisión es de grado 5 o 4.
El acero aleado puede mejorar la tenacidad, la resistencia al impacto, la resistencia al desgaste y la resistencia a la cementación del material según la composición y las propiedades del metal contenido.
También puede mejorar las propiedades mecánicas y la dureza de la superficie dental del material mediante tratamiento térmico o tratamiento térmico químico.
Por lo tanto, los engranajes de aviación con alta velocidad, carga pesada, tamaño pequeño y peso pequeño están hechos de acero aleado con excelente rendimiento (como 20CrMnTi, 20Cr2Ni4A, etc.).
2. Acero fundido
El acero fundido tiene buena resistencia al desgaste y resistencia, pero debe recocerse y normalizarse.
También se puede templar y revenir cuando sea necesario, lo que se utiliza a menudo para engranajes grandes.
2. Hierro fundido
El hierro fundido gris es frágil, con baja resistencia al impacto y al desgaste, pero buena adherencia y resistencia a la corrosión.
Generalmente se utiliza para funcionamiento estable, baja velocidad y baja potencia.
3. Materiales no metálicos
Para reducir el ruido, se suelen utilizar como piñón materiales no metálicos de uso común, como baquelita, nailon, etc., mientras que el engranaje grande todavía está hecho de acero o hierro fundido.
Para que el engranaje tenga suficiente resistencia al desgaste y a la corrosión por picadura, también se requiere la dureza de la superficie del diente, que debe ser de 250 ~ 350 HBS.
Principio de selección del material del engranaje.
Hay muchos tipos de materiales para engranajes y se deben considerar muchos factores al seleccionarlos. Los siguientes puntos son de referencia:
1. El material del engranaje debe cumplir con los requisitos de las condiciones de trabajo.
Por ejemplo, los engranajes utilizados en aviones deben cumplir con los requisitos de peso reducido, alta potencia de transmisión y alta confiabilidad, por lo que se debe seleccionar acero aleado con altas propiedades mecánicas;
La transmisión de engranajes en las máquinas mineras generalmente tiene alta potencia, baja velocidad de trabajo y alto contenido de polvo en el entorno circundante, por lo que a menudo se utiliza acero fundido o hierro fundido;
La potencia de las máquinas domésticas y de oficina es muy pequeña, pero requiere una transmisión estable, poco ruido o ningún ruido y puede funcionar normalmente con menos lubricación.
Por lo tanto, los plásticos técnicos se utilizan a menudo como materiales para engranajes.
En resumen, los requisitos de las condiciones de trabajo son el primer factor a considerar al seleccionar los materiales de los engranajes.
2. Se deben considerar el tamaño del engranaje, el método de formación de la pieza en bruto, el tratamiento térmico y el proceso de fabricación.
Las palanquillas se utilizan generalmente para engranajes grandes y el material del engranaje puede ser acero fundido o hierro fundido.
Para engranajes con altos requisitos de tamaño mediano y bajo, generalmente se usa material forjado y se puede usar acero forjado.
Cuando el tamaño es pequeño y los requisitos no son altos, se puede utilizar acero redondo como pieza en bruto.
Los métodos de endurecimiento de superficies de engranajes incluyen carburación, nitruración y endurecimiento de superficies.
3. El acero al carbono normalizado, sin importar cómo esté fabricado el espacio en blanco, solo se puede usar para hacer que el engranaje funcione bajo una carga estable y un impacto ligero, y no puede soportar una carga de impacto grande;
El acero al carbono templado y revenido se puede utilizar para fabricar engranajes que funcionan bajo cargas de impacto moderadas.
4. El acero aleado se utiliza a menudo para fabricar engranajes con alta velocidad, cargas pesadas y que trabajan bajo carga de impacto.
5. La transmisión de engranajes de aeronaves requiere que el tamaño del engranaje sea lo más pequeño posible y se debe utilizar acero de aleación de alta resistencia con tratamiento de endurecimiento superficial.
6. Para engranajes con una superficie de diente blanda hecha de metal, la diferencia de dureza entre las superficies de los dientes emparejados debe mantenerse en 30 ~ 50 HBS o más.
Cuando la dureza de la superficie de los dientes del piñón y del engranaje grande es muy diferente (como la superficie de los dientes del piñón está endurecida y rectificada, y la superficie de los dientes del engranaje grande está normalizada o templada y revenida) y la velocidad es alta La superficie dura del diente del piñón tendrá un efecto evidente de endurecimiento por trabajo en frío sobre la superficie blanda del diente del engranaje grande, aumentando así el límite de fatiga de la superficie del diente del engranaje grande.
Por lo tanto, cuando la diferencia de dureza entre las superficies de los dientes emparejados de dos engranajes es grande, la tensión de fatiga de contacto permitida de los engranajes grandes puede aumentar en aproximadamente un 20%, pero se debe prestar atención a la alta dureza de las superficies de los dientes y al valor de rugosidad. debería reducirse en consecuencia.
Envuélvelo
En definitiva, a la hora de seleccionar las marchas también depende de la ocasión de uso.
Diferentes lugares prestan atención a diferentes lugares y, por supuesto, los materiales utilizados también son diferentes.
Al diseñar, preste atención a la selección de materiales para que los engranajes sean prácticos y duraderos.
