Pela forma de falha das engrenagens, pode-se observar que ao projetar a transmissão da engrenagem, a superfície do dente deve ter alta resistência ao desgaste, resistência à corrosão por pite, resistência à colagem e resistência à deformação plástica, enquanto a raiz do dente deve ter alta resistência à fratura.
Portanto, os requisitos básicos para materiais de engrenagem são: a superfície do dente deve ser dura e o núcleo do dente deve ser tenaz.
Materiais de engrenagem comuns
Engrenagem endurecida (dureza 350HBS):
É usado em máquinas de alta velocidade, serviços pesados e de precisão (como máquinas-ferramentas de precisão e motores aeronáuticos).
Além das excelentes propriedades do material, alta resistência do dente e alta dureza da superfície do dente (como 58 ~ 65 HRC), também deve ser completado por retificação de engrenagens.
Atualmente, a maioria das engrenagens que precisam de acabamento são primeiro cortadas, depois endurecidas e finalmente acabadas.
A precisão pode atingir o nível 5 ou 4.
Este tipo de engrenagem possui alta precisão e alto preço, portanto os métodos de tratamento térmico incluem têmpera superficial, cementação, nitretação, nitretação suave e cianetação.
Portanto, o material depende dos requisitos específicos e do método de tratamento térmico.
Ou seja, corte de dentes, endurecimento superficial e acabamento. A engrenagem usinada tem superfície de dente dura e a precisão é de grau 5 ou 4.
O aço-liga pode melhorar a tenacidade, resistência ao impacto, resistência ao desgaste e resistência à cimentação do material de acordo com a composição e propriedades do metal contido.
Também pode melhorar as propriedades mecânicas e a dureza da superfície do dente do material por meio de tratamento térmico ou tratamento térmico químico.
Portanto, engrenagens de aviação com alta velocidade, carga pesada, tamanho pequeno e peso pequeno são feitas de liga de aço com excelente desempenho (como 20CrMnTi, 20Cr2Ni4A, etc.).
2. Aço fundido
O aço fundido tem boa resistência ao desgaste e resistência, mas deve ser recozido e normalizado.
Também pode ser temperado e revenido quando necessário, o que é frequentemente usado para engrenagens de grande porte.
2. Ferro fundido
O ferro fundido cinzento é frágil, com baixa resistência ao impacto e ao desgaste, mas boa adesão e resistência à corrosão.
Geralmente é usado para operação estável, baixa velocidade e baixa potência.
3. Materiais não metálicos
Para reduzir o ruído, materiais não metálicos comumente usados, como baquelite, náilon, etc., são frequentemente usados como pinhão, enquanto a engrenagem grande ainda é feita de aço ou ferro fundido.
Para que a engrenagem tenha resistência suficiente ao desgaste e à corrosão por pite, também é necessária a dureza da superfície do dente, que deve ser de 250 ~ 350 HBS.
Princípio de seleção de materiais de engrenagem
Existem muitos tipos de materiais para engrenagens e muitos fatores devem ser considerados na seleção. Os seguintes pontos são para referência:
1. O material da engrenagem deve atender aos requisitos das condições de trabalho
Por exemplo, as engrenagens utilizadas em aeronaves devem atender aos requisitos de pequeno peso, alta potência de transmissão e alta confiabilidade, portanto, deve-se selecionar aço-liga com altas propriedades mecânicas;
A transmissão de engrenagens em máquinas de mineração geralmente tem alta potência, baixa velocidade de trabalho e alto teor de poeira no ambiente circundante, portanto, aço fundido ou ferro fundido são frequentemente usados;
A potência das máquinas domésticas e de escritório é muito pequena, mas requer transmissão estável, baixo ruído ou nenhum ruído e pode funcionar normalmente com menos lubrificação.
Portanto, plásticos de engenharia são frequentemente usados como materiais para engrenagens.
Resumindo, os requisitos das condições de trabalho são o primeiro fator a ser considerado na seleção dos materiais das engrenagens.
2. O tamanho da engrenagem, o método de formação da peça bruta, o tratamento térmico e o processo de fabricação devem ser considerados.
Os tarugos são geralmente usados para engrenagens grandes e o material da engrenagem pode ser aço fundido ou ferro fundido.
Para engrenagens com altos requisitos para tamanhos médios e baixos, geralmente é usado material forjado e aço forjado pode ser usado.
Quando o tamanho é pequeno e os requisitos não são altos, o aço redondo pode ser usado como peça bruta.
Os métodos de têmpera da superfície da engrenagem incluem cementação, nitretação e têmpera da superfície.
3. O aço carbono normalizado, não importa como o blank seja feito, só pode ser usado para fazer a engrenagem funcionar sob carga estável e leve impacto, e não pode suportar grande carga de impacto;
O aço carbono temperado e revenido pode ser usado para fabricar engrenagens que trabalham sob cargas de impacto moderadas.
4. O aço-liga é frequentemente usado para fabricar engrenagens com alta velocidade, carga pesada e trabalhar sob carga de impacto.
5. A transmissão de engrenagens de aeronaves exige que o tamanho da engrenagem seja o menor possível, e deve ser usado aço-liga de alta resistência com tratamento de endurecimento superficial.
6. Para engrenagens com superfície de dente macio feitas de metal, a diferença de dureza entre as superfícies de dente emparelhadas deve ser mantida em 30 ~ 50 HBS ou superior.
Quando a dureza da superfície do dente do pinhão e da engrenagem grande é muito diferente (como a superfície do dente do pinhão é endurecida e retificada, e a superfície do dente da engrenagem grande é normalizada ou temperada e revenida) e a velocidade é alta, o duro a superfície do dente do pinhão terá um efeito óbvio de endurecimento por trabalho a frio na superfície macia do dente da engrenagem grande, aumentando assim o limite de fadiga da superfície do dente da engrenagem grande.
Portanto, quando a diferença de dureza entre as superfícies dos dentes emparelhados de duas engrenagens é grande, a tensão de fadiga de contato permitida de engrenagens grandes pode ser aumentada em cerca de 20%, mas deve-se prestar atenção às superfícies dos dentes de alta dureza, e o valor de rugosidade deve ser reduzido em conformidade.
Embrulhe isso
Resumindo, na hora de selecionar as marchas, depende também da ocasião de uso.
Locais diferentes prestam atenção a locais diferentes e, claro, os materiais utilizados também são diferentes.
Na hora de projetar preste atenção na seleção dos materiais, para tornar as engrenagens práticas e duráveis.
