ریخته گری فولاد برای چرخ دنده ها

ریخته گری فولادی برای چرخ دنده ها

توصیه می‌شود که ریخته‌گری‌های فولادی برای دنده‌های برش‌خورده بر اساس آنالیز شیمیایی خریداری شوند و فقط از دو نوع آنالیز استفاده شود، یکی برای چرخ‌دنده‌های سخت‌شده و دیگری برای هر دو چرخ دنده‌های عملیات‌شده و آن‌هایی که قرار است سخت‌سازی و تمپر شوند. فولاد باید توسط فرآیندهای اجاق باز، بوته یا کوره الکتریکی ساخته شود. فرآیند مبدل شناسایی نمی شود. برای اطمینان از سلامت و رهایی از تفکیک ناروا، رایزرهای کافی باید فراهم شود. رایزرها نباید به زور از قطعات ریخته گری نشده جدا شوند. در جاهایی که رایزرها با مشعل قطع می شوند، برش باید حداقل یک و نیم اینچ بالاتر از سطح ریخته گری باشد و فلز باقی مانده با خرد کردن، آسیاب کردن یا سایر روش های غیر آسیب رسان حذف شود.

فولاد برای استفاده در چرخ دنده ها باید با الزامات ترکیب شیمیایی نشان داده شده در جدول 3 مطابقت داشته باشد. تمام ریخته گری های فولادی برای چرخ دنده ها باید به طور کامل نرمال یا آنیل شوند، با استفاده از دما و زمانی که ساختار مشخصه ریخته گری های آنیل نشده را به طور کامل حذف کند.

جدول 3. ترکیبات فولادهای ریخته گری برای چرخ دنده

فولاد مشخصات	ترکیب شیمیایی  الف
	سی	منگنز	سی
SAE-0022 SAE-0050	0.12-0.22 0.40-0.50	0.50-0.90 0.50-0.90	حداکثر 0.60 حداکثر 0.80	ممکن است carburized Hardenable 210-250

a  C = کربن؛ منگنز = منگنز؛ و Si = سیلیکون.

تأثیر فلزات آلیاژی بر فولادهای دنده ای

تأثیر عناصر مختلف آلیاژی بر روی فولاد در اینجا خلاصه می شود تا به تصمیم گیری در مورد نوع خاصی از فولاد آلیاژی برای استفاده برای اهداف خاص کمک کند. ویژگی های ذکر شده فقط برای فولادهای عملیات حرارتی شده اعمال می شود. هنگامی که اثر افزودن یک عنصر آلیاژی بیان می‌شود، درک می‌شود که به فولادهای آلیاژی با محتوای کربن معین در مقایسه با فولادهای کربنی ساده با همان محتوای کربن اشاره می‌شود.

نیکل : افزودن نیکل باعث افزایش سختی و استحکام می شود، اما شکل پذیری کمی از بین می رود. نفوذ سختی تا حدودی بیشتر از فولادهای کربنی ساده است. استفاده از نیکل به عنوان عنصر آلیاژی، به دلیل دمای پایین‌تر خاموش شدن، نقاط بحرانی را کاهش داده و اعوجاج کمتری ایجاد می‌کند. فولادهای نیکل گروه سخت شونده، کندتر کربوره می شوند، اما رشد دانه کمتر است.

کروم : کروم سختی و استحکام را نسبت به آنچه با استفاده از نیکل به دست می‌آید افزایش می‌دهد، اگرچه از دست دادن شکل‌پذیری بیشتر است. کروم دانه ها را تصفیه می کند و عمق سختی بیشتری ایجاد می کند. فولادهای کروم دارای درجه بالایی از مقاومت در برابر سایش هستند و با وجود دانه ریز به راحتی ماشینکاری می شوند.

منگنز : هنگامی که به مقدار کافی وجود داشته باشد که استفاده از واژه آلیاژ را تضمین کند، افزودن منگنز بسیار مؤثر است. استحکام بیشتری نسبت به نیکل و درجه چقرمگی بالاتری نسبت به کروم دارد. به دلیل حساس بودن به کار سرد، احتمالاً تحت فشارهای شدید واحد جریان دارد. تا به امروز، هرگز به میزان زیادی برای چرخ دنده های عملیات حرارتی استفاده نشده است، اما اکنون توجه فزاینده ای به آن جلب شده است.

وانادیوم : وانادیوم اثری مشابه منگنز دارد - سختی، استحکام و چقرمگی را افزایش می دهد. از دست دادن شکل پذیری به دلیل منگنز تا حدودی بیشتر از آن است، اما نفوذ سختی بیشتر از سایر عناصر آلیاژی است. با توجه به ساختار بسیار ریز دانه، استحکام ضربه بالا است. اما وانادیوم ماشین کاری را دشوار می کند.

مولیبدن : مولیبدن دارای خاصیت افزایش استحکام بدون تاثیر بر شکل پذیری است. برای سختی یکسان، فولادهای حاوی مولیبدن انعطاف پذیرتر از سایر فولادهای آلیاژی هستند و با استحکام تقریباً یکسان، سخت تر هستند. با وجود افزایش چقرمگی، وجود مولیبدن ماشینکاری را دشوارتر نمی کند. در واقع، چنین فولادهایی را می توان با سختی بالاتری نسبت به سایر فولادهای آلیاژی ماشین کاری کرد. استحکام ضربه تقریباً به اندازه فولادهای وانادیومی است.

فولادهای کروم نیکل : ترکیب دو عنصر آلیاژی کروم و نیکل ویژگی های مفید هر دو را می افزاید. درجه بالایی از شکل‌پذیری موجود در فولادهای نیکلی با استحکام بالا، اندازه دانه ریزتر، سخت‌شدگی عمیق و خواص مقاوم در برابر سایش که با افزودن کروم ایجاد می‌شود، تکمیل می‌شود. چقرمگی افزایش یافته ماشینکاری این فولادها را نسبت به فولادهای کربنی ساده دشوارتر می کند و عملیات حرارتی آنها دشوارتر است. اعوجاج با مقدار کروم و نیکل افزایش می یابد.

فولادهای کروم وانادیوم : فولادهای کروم وانادیوم عملاً خواص کششی مشابهی با فولادهای کروم نیکل دارند، اما قدرت سخت شدن، استحکام ضربه و مقاومت در برابر سایش با اندازه دانه ریزتر افزایش می یابد. ماشینکاری آنها دشوار است و راحت تر از سایر فولادهای آلیاژی دچار اعوجاج می شوند.

فولادهای کروم مولیبدن : این گروه دارای همان کیفیت فولادهای مولیبدن مستقیم است، اما عمق سخت شدن و مقاومت به سایش با افزودن کروم افزایش می یابد. این فولاد به راحتی عملیات حرارتی و ماشینکاری می شود.

فولادهای نیکل-مولیبدن : فولادهای نیکل-مولیبدن دارای کیفیتی مشابه فولاد کروم-مولیبدن هستند. گفته می شود که چقرمگی بیشتر است، اما ماشینکاری فولاد تا حدودی دشوارتر است.

مواد زینتر شده

برای تولید زیاد چرخ دنده های کم و با بار متوسط، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه تولید ممکن است با استفاده از پودر فلز متخلخل انجام شود. با این ماده، چرخ دنده در قالب تحت فشار بالا شکل می گیرد و سپس در یک کوره پخت می شود. صرفه جویی در هزینه اولیه ناشی از کاهش زیاد هزینه نیروی کار ماشینکاری دندانه های چرخ دنده و سایر سطوح خالی دنده است. حجم تولید باید به اندازه‌ای زیاد باشد که هزینه‌های قالب را مستهلک کند و روکش چرخ دنده باید به گونه‌ای باشد که شکل گرفته و به راحتی از قالب خارج شود.