Материал на метални зъбни колела

Стоманите за зъбни колела могат да бъдат разделени на два основни класа - обикновени въглеродни и легирани стомани. Легираните стомани се използват до известна степен в индустриалната област, но термично обработените обикновени въглеродни стомани са много по-често срещани. Използването на необработени легирани стомани за зъбни колела е рядко, ако изобщо е оправдано, и то само когато липсват съоръжения за термична обработка. Точките, които трябва да се имат предвид при определяне дали да се използват топлинно обработени обикновени въглеродни стомани или топлинно обработени легирани стомани, са: Условията на експлоатация или дизайнът изискват ли превъзходните характеристики на легираните стомани или, ако не се изискват легирани стомани, ще компенсират ли предимствата, които трябва да се извлекат, допълнителните разходи? За повечето приложения обикновените въглеродни стомани, термично обработени, за да се получат най-добрите им качества за предназначената услуга, са задоволителни и доста икономични. Предимствата, получени от използването на топлинно обработени легирани стомани вместо топлинно обработени обикновени въглеродни стомани, са следните:

Повишена твърдост на повърхността и дълбочина на проникване на твърдостта за същото съдържание на въглерод и охлаждане.

Възможност за получаване на същата твърдост на повърхността с по-малко драстично охлаждане и, в случай на някои от сплавите, по-ниска температура на охлаждане, като по този начин се получава по-малко изкривяване.

Повишена якост, както се вижда от по-високите стойности на границата на провлачване, удължението и намаляването на площта.

По-фин размер на зърното, с произтичащата от това по-висока якост на удар и повишена устойчивост на износване.

При някои от сплавите по-добри качества на обработка или възможност за обработка при по-висока твърдост.

Използване на закалени стомани

Всеки от двата основни класа зъбни стомани може да бъде допълнително подразделен, както следва:

Закалени стомани;

пълно закалени стомани;

3) стомани, които са термично обработени и изтеглени до твърдост, която позволява машинна обработка.

Първите две — цементиращи и пълнозакалени стомани — са взаимозаменяеми за някои видове услуги и изборът често е въпрос на лично мнение. Закалените стомани с тяхната изключително твърда, финозърнеста (когато са обработени правилно) обвивка и сравнително мека и пластична сърцевина обикновено се използват, когато е желана устойчивост на износване. Закалените легирани стомани имат доста здрава сърцевина, но не толкова здрава, колкото тази на напълно закалените стомани. За да се реализират най-големите ползи от свойствата на сърцевината, закалените стомани трябва да бъдат двойно закалени. Това е особено вярно за легираните стомани, тъй като ползите, получени от тяхната употреба, рядко оправдават допълнителните разходи, освен ако сърцевината не е рафинирана и закалена чрез второ закаляване. Санкцията, която трябва да бъде платена за допълнителното усъвършенстване, е повишено изкривяване, което може да бъде прекомерно, ако формата или дизайнът не се поддават на процеса на закаляване.

Използване на стомани 'Thru-Hardening'.

Стоманите с напречно закаляване се използват, когато се изисква голяма якост, висока граница на издръжливост, якост и устойчивост на удар. Тези качества се определят от вида на използваната стомана и обработка. В тази група може да се получи сравнително висока повърхностна твърдост, макар и не толкова висока, колкото тази на цементираните стомани. Поради тази причина устойчивостта на износване не е толкова голяма, колкото може да се получи, но когато се изисква устойчивост на износване, комбинирана с голяма здравина и издръжливост, този тип стомана е по-добра от останалите. Стоманите с напречно закаляване се изкривяват до известна степен, когато се закаляват, като количеството зависи от използваната стомана и закаляващата среда. Поради тази причина стоманите с дълбоко закаляване не са подходящи за високоскоростни зъбни колела, където шумът е фактор, или за зъбни колела, където точността е от първостепенно значение, освен, разбира се, в случаите, когато шлайфането на зъбите е практично. Процентите със средно и високо съдържание на въглерод изискват охлаждане с масло, но може да е необходимо охлаждане с вода за по-ниско съдържание на въглерод, за да се получат най-високите физични свойства и твърдост. Изкривяването обаче ще бъде по-голямо с охлаждането с вода.

Термична обработка, която позволява машинна обработка

Когато шлифоването на зъбите на зъбни колела не е практично и се изисква висока степен на точност, закалените стомани могат да бъдат изтеглени или закалени до твърдост, която ще позволи рязане на зъбите. Тази обработка дава високо рафинирана структура, голяма издръжливост и, въпреки ниската твърдост, отлични качества на износване. По-ниската якост се компенсира до известна степен от елиминирането на допълнителните натоварвания поради ударите, причинени от неточности. Когато стомани, които имат ниска степен на проникване на твърдост от повърхността до сърцевината, се третират по този начин, дизайнът не може да се основава на физичните свойства, съответстващи на твърдостта на повърхността. Тъй като физическите свойства се определят от твърдостта, намаляването на твърдостта от повърхността към сърцевината ще доведе до по-ниски физически свойства в корена на зъба, където напрежението е най-голямо. Средата за охлаждане може да бъде масло, вода или солен разтвор, в зависимост от използваната стомана и желаната твърдост на проникване. Размерът на изкривяването, разбира се, е без значение, тъй като машинната обработка се извършва след термична обработка.