جنس چرخ دنده های فلزی

فولادهای دنده ای را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد - فولادهای کربنی ساده و فولادهای آلیاژی. فولادهای آلیاژی تا حدی در زمینه صنعتی استفاده می شوند، اما فولادهای کربنی ساده عملیات حرارتی بسیار رایج تر هستند. استفاده از فولادهای آلیاژی تصفیه نشده برای چرخ دنده‌ها به ندرت، اگر هرگز، موجه است، و تنها زمانی که امکانات عملیات حرارتی وجود ندارد، توجیه می‌شود. نکاتی که باید در تعیین اینکه آیا از فولادهای کربنی ساده عملیات حرارتی شده یا فولادهای آلیاژی عملیات حرارتی شده در نظر گرفته شوند عبارتند از: آیا شرایط سرویس یا طراحی به ویژگی‌های برتر فولادهای آلیاژی نیاز دارد یا اگر فولادهای آلیاژی مورد نیاز نباشند، آیا مزایایی که به دست می‌آیند هزینه اضافی را جبران می‌کند؟ برای اکثر کاربردها، فولادهای کربنی ساده که برای به دست آوردن بهترین کیفیت آنها برای خدمات مورد نظر تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند، رضایت بخش و کاملاً اقتصادی هستند. مزایای استفاده از فولادهای آلیاژی عملیات حرارتی شده به جای فولادهای کربنی ساده عملیات حرارتی شده به شرح زیر است:

افزایش سختی سطح و عمق نفوذ سختی برای همان محتوای کربن و خاموش کردن.

توانایی به دست آوردن سختی سطح یکسان با کوئنچ شدید کمتر و در مورد برخی از آلیاژها، دمای خاموش کردن کمتر، بنابراین اعوجاج کمتری ایجاد می کند.

افزایش چقرمگی، همانطور که با مقادیر بالاتر نقطه تسلیم، ازدیاد طول و کاهش سطح نشان داده می شود.

اندازه دانه ریزتر، با چقرمگی ضربه بالاتر و مقاومت در برابر سایش افزایش یافته است.

در مورد برخی از آلیاژها، کیفیت ماشینکاری بهتر یا امکان ماشینکاری با سختی بالاتر.

استفاده از فولادهای سفت کننده

هر یک از دو دسته کلی فولادهای دنده ای را می توان به شرح زیر تقسیم کرد:

فولادهای سخت شونده;

فولادهای با سخت شدن کامل؛

3) فولادهایی که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته و به سختی کشیده می شوند که امکان ماشینکاری را فراهم می کند.

دو مورد اول - فولادهای مورد سختی و سخت شدن کامل - برای برخی از انواع خدمات قابل تعویض هستند و انتخاب اغلب به نظر شخصی بستگی دارد. فولادهای سفت شونده با بدنه بسیار سخت، دانه ریز (در صورت درمان مناسب) و هسته نسبتاً نرم و انعطاف پذیر معمولاً زمانی استفاده می شوند که مقاومت در برابر سایش مورد نظر باشد. فولادهای آلیاژی دارای هسته نسبتاً سختی هستند، اما نه به سختی فولادهای تمام سخت شونده. به منظور دستیابی به بیشترین مزیت از خواص هسته، فولادهای کیس سخت شده باید دوبار کوئنچ شوند. این امر به ویژه در مورد فولادهای آلیاژی صدق می کند، زیرا مزایای حاصل از استفاده از آنها به ندرت هزینه اضافی را توجیه می کند، مگر اینکه هسته با کوئنچ دوم تصفیه و سفت شود. جریمه ای که باید برای پالایش اضافی پرداخت شود، افزایش اعوجاج است، که اگر شکل یا طرح خود را به فرآیند سخت شدن بدنه کمک نکند، ممکن است بیش از حد باشد.

استفاده از فولادهای 'Thru-Hardening'.

فولادهای سخت شونده زمانی استفاده می شوند که به استحکام زیاد، حد استقامت بالا، چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه نیاز باشد. این ویژگی ها بر اساس نوع فولاد و درمان مورد استفاده قرار می گیرد. سختی سطح نسبتاً بالایی در این گروه قابل حصول است، هرچند که به اندازه فولادهای مورد سختی بالا نیست. به همین دلیل، مقاومت در برابر سایش آنقدر زیاد نیست که بتوان به دست آورد، اما زمانی که مقاومت سایشی همراه با استحکام و چقرمگی زیاد مورد نیاز باشد، این نوع فولاد نسبت به سایرین برتری دارد. فولادهای سخت‌شونده در هنگام سخت شدن تا حدی دچار اعوجاج می‌شوند، مقدار آن بستگی به فولاد و محیط کوئنچ مورد استفاده دارد. به همین دلیل، فولادهای سخت‌شونده برای چرخ‌دنده‌های پرسرعت که نویز یک عامل است، یا برای چرخ‌دنده‌هایی که دقت در آن اهمیت بالایی دارد، مناسب نیستند، به استثنای مواردی که ساییدن دندان‌ها عملی باشد. درصدهای کربن متوسط ​​و بالا نیاز به کوئنچ روغن دارند، اما برای بدست آوردن بالاترین خواص فیزیکی و سختی ممکن است کوئنچ آب برای محتوای کربن کمتر ضروری باشد. با این حال، اعوجاج با خاموش کردن آب بیشتر خواهد بود.

عملیات حرارتی که اجازه ماشینکاری را می دهد

زمانی که ساییدن دندانه‌های چرخ دنده عملی نباشد و به دقت بالایی نیاز باشد، فولادهای سخت شده ممکن است به سختی کشیده شوند یا به سختی کار کنند که امکان برش دندان‌ها را فراهم کند. این عملیات ساختاری بسیار تصفیه شده، چقرمگی عالی، و با وجود سختی کم، کیفیت پوشیدن عالی می دهد. استحکام کمتر با حذف بارهای افزایشی ناشی از ضربه های ناشی از عدم دقت تا حدودی جبران می شود. هنگامی که فولادهایی که درجه سختی نفوذ پایینی از سطح به هسته دارند به این روش درمان می شوند، طراحی نمی تواند بر اساس خواص فیزیکی مربوط به سختی در سطح باشد. از آنجایی که خواص فیزیکی با سختی تعیین می شود، افت سختی از سطح به هسته، خواص فیزیکی کمتری را در ریشه دندان، جایی که بیشترین تنش وجود دارد، می دهد. بسته به فولاد مورد استفاده و سختی مورد نظر، محیط خاموش کننده ممکن است روغن، آب یا آب نمک باشد. البته مقدار اعوجاج مهم نیست، زیرا ماشینکاری پس از عملیات حرارتی انجام می شود.