Materiál kovových ozubených kol

Oceli ozubených kol lze rozdělit do dvou obecných tříd — obyčejné uhlíkové a legované oceli. Legované oceli se do určité míry používají v průmyslové oblasti, ale daleko častější jsou tepelně zpracované obyčejné uhlíkové oceli. Použití neupravených legovaných ocelí pro ozubená kola je zřídkakdy, pokud vůbec, oprávněné, a to pouze tehdy, když chybí zařízení na tepelné zpracování. Body, které je třeba vzít v úvahu při určování, zda použít tepelně zpracované obyčejné uhlíkové oceli nebo tepelně zpracované legované oceli, jsou: Vyžaduje provozní stav nebo konstrukce vynikající vlastnosti legovaných ocelí, nebo, pokud nejsou legované oceli požadovány, budou výhody, které je třeba získat, kompenzovat dodatečné náklady? Pro většinu aplikací jsou obyčejné uhlíkové oceli, tepelně zpracované tak, aby získaly nejlepší kvalitu pro zamýšlenou službu, vyhovující a docela ekonomické. Výhody získané použitím tepelně zpracovaných legovaných ocelí namísto tepelně zpracovaných obyčejných uhlíkových ocelí jsou následující:

Zvýšená povrchová tvrdost a hloubka průniku tvrdosti při stejném obsahu uhlíku a kalení.

Schopnost získat stejnou povrchovou tvrdost s méně drastickým kalením a v případě některých slitin nižší kalicí teplotou, čímž dochází k menšímu zkreslení.

Zvýšená houževnatost, jak naznačují vyšší hodnoty meze kluzu, tažnosti a zmenšení plochy.

Jemnější zrnitost s výslednou vyšší rázovou houževnatostí a zvýšenou odolností proti opotřebení.

V případě některé ze slitin lepší obráběcí vlastnosti nebo možnost obrábění při vyšší tvrdosti.

Použití cementační oceli

Každá ze dvou obecných tříd ozubených ocelí může být dále rozdělena takto:

Cementační oceli;

plně kalitelné oceli;

3) oceli, které jsou tepelně zpracovány a taženy na tvrdost, která umožní obrábění.

První dvě — cementační a plně kalené oceli — jsou pro některé druhy služeb zaměnitelné a jejich výběr je často věcí osobního názoru. Cementační oceli s extrémně tvrdým, jemnozrnným (při správném ošetření) pouzdrem a poměrně měkkým a tažným jádrem se obecně používají tam, kde je požadována odolnost proti opotřebení. Cementované legované oceli mají poměrně houževnaté jádro, ale ne tak houževnaté jako u plně kalených ocelí. Aby se dosáhlo co největších výhod z vlastností jádra, cementované oceli by měly být dvakrát kaleny. To platí zejména pro legované oceli, protože výhody plynoucí z jejich použití zřídka ospravedlňují dodatečné náklady, pokud jádro není rafinováno a tvrzeno druhým kalením. Pokutou, kterou je třeba zaplatit za dodatečné zušlechtění, je zvýšené zkreslení, které může být nadměrné, pokud se tvar nebo design nehodí pro proces cementování.

Použití 'Thru-Hardening' ocelí

Oceli prokalené se používají tam, kde je požadována velká pevnost, vysoká mez únosnosti, houževnatost a odolnost proti nárazu. Tyto vlastnosti se řídí druhem oceli a použitou úpravou. V této skupině lze dosáhnout poměrně vysoké povrchové tvrdosti, i když ne tak vysoké jako u cementačních ocelí. Z tohoto důvodu není odolnost proti opotřebení tak vysoká, jak by se dalo dosáhnout, ale pokud je požadována odolnost proti opotřebení spojená s velkou pevností a houževnatostí, je tento typ oceli lepší než ostatní. Oceli prokalené se při kalení do určité míry zdeformují, přičemž množství závisí na použité oceli a kalícím médiu. Z tohoto důvodu nejsou oceli pro kalení vhodné pro vysokorychlostní převody, kde hraje roli hluk, nebo pro převody, kde je přesnost prvořadá, samozřejmě s výjimkou případů, kdy je možné broušení zubů. Střední a vysoká procenta uhlíku vyžadují chlazení olejem, ale pro nižší obsah uhlíku může být nutné chlazení vodou, aby se dosáhlo nejvyšších fyzikálních vlastností a tvrdosti. Zkreslení však bude větší při zhášení vodou.

Tepelné zpracování, které umožňuje obrábění

Když broušení zubů ozubených kol není možné a vyžaduje se vysoký stupeň přesnosti, lze kalené oceli táhnout nebo popouštět na tvrdost, která umožní řezání zubů. Tato úprava poskytuje vysoce jemnou strukturu, velkou houževnatost a i přes nízkou tvrdost vynikající vlastnosti při opotřebení. Nižší pevnost je do jisté míry kompenzována eliminací přírůstkových zatížení v důsledku rázů, které jsou způsobeny nepřesnostmi. Pokud jsou oceli, které mají nízký stupeň pronikání tvrdosti z povrchu do jádra, upravovány tímto způsobem, nelze návrh zakládat na fyzikálních vlastnostech odpovídajících tvrdosti na povrchu. Protože fyzikální vlastnosti jsou určeny tvrdostí, pokles tvrdosti od povrchu k jádru poskytne nižší fyzikální vlastnosti u kořene zubu, kde je napětí největší. Zhášecím médiem může být buď olej, voda nebo solanka, v závislosti na použité oceli a požadované penetraci tvrdosti. Míra zkreslení je samozřejmě nepodstatná, protože obrábění se provádí po tepelném zpracování.