Materijal metalnih zupčanika

Čelici za zupčanike mogu se podijeliti u dvije opće klase — obični ugljični i legirani čelici. Legirani čelici koriste se u određenoj mjeri u industrijskom području, ali toplinski obrađeni obični ugljični čelici mnogo su češći. Korištenje neobrađenih legiranih čelika za zupčanike rijetko je, ako ikad, opravdano, i to samo onda kada nedostaju sredstva za toplinsku obradu. Točke koje treba uzeti u obzir pri određivanju hoće li se koristiti toplinski obrađeni obični ugljikovi čelici ili toplinski obrađeni legirani čelici su: zahtijevaju li radni uvjeti ili dizajn vrhunske karakteristike legiranih čelika ili, ako legirani čelici nisu potrebni, hoće li prednosti koje se žele nadoknaditi dodatne troškove? Za većinu primjena, obični ugljični čelici, toplinski obrađeni kako bi se postigla najbolja kvaliteta za predviđenu uslugu, zadovoljavajući su i prilično ekonomični. Prednosti dobivene uporabom toplinski obrađenih legiranih čelika umjesto toplinski obrađenih ravnih ugljičnih čelika su sljedeće:

Povećana površinska tvrdoća i dubina prodiranja tvrdoće za isti sadržaj ugljika i kaljenje.

Sposobnost dobivanja iste površinske tvrdoće s manje drastičnim kaljenjem i, u slučaju nekih legura, nižom temperaturom kaljenja, što daje manje izobličenja.

Povećana žilavost, što je naznačeno višim vrijednostima granice tečenja, istezanja i smanjenja površine.

Finija veličina zrna, s rezultirajućom većom udarnom žilavošću i povećanom otpornošću na trošenje.

Kod nekih legura bolje kvalitete obrade ili mogućnost obrade veće tvrdoće.

Upotreba čelika za kaljenje

Svaka od dvije opće klase čelika za zupčanike može se dalje podijeliti kako slijedi:

Čelici za kaljenje;

čelici za potpuno otvrdnjavanje;

3) čelici koji su toplinski obrađeni i izvučeni do tvrdoće koja će omogućiti strojnu obradu.

Prva dva — čelici za cijepljenje i čelici za punu kaljenje — međusobno su zamjenjivi za neke vrste usluga, a izbor je često stvar osobnog mišljenja. Čelici za kaljenje sa svojom izuzetno tvrdom, fino zrnatom (kada se pravilno obradi) čahurom i relativno mekom i duktilnom jezgrom općenito se koriste kada se želi otpornost na trošenje. Legirani čelici za kaljenje imaju prilično čvrstu jezgru, ali ne tako žilavu ​​kao kod potpuno očvrslih čelika. Kako bi se ostvarile najveće koristi od svojstava jezgre, kaljeni čelici trebaju biti dvostruko kaljeni. To se posebno odnosi na legirane čelike, jer prednosti proizašle iz njihove upotrebe rijetko opravdavaju dodatne troškove, osim ako je jezgra pročišćena i ojačana drugim kaljenjem. Kazna koja se mora platiti za dodatno usavršavanje je povećana distorzija, koja može biti pretjerana ako oblik ili dizajn ne odgovaraju procesu kaljenja.

Upotreba čelika za 'krozno kaljenje'.

Čelici za kaljenje se koriste kada je potrebna velika čvrstoća, visoka granica izdržljivosti, žilavost i otpornost na udarce. Ove kvalitete ovise o vrsti čelika i korištenoj obradi. U ovoj se skupini može postići prilično visoka površinska tvrdoća, iako ne tako visoka kao kod čelika za cijepljenje. Iz tog razloga, otpornost na habanje nije tako velika kao što bi se moglo postići, ali kada je potrebna otpornost na habanje u kombinaciji s velikom čvrstoćom i žilavošću, ova vrsta čelika je bolja od ostalih. Čelici za kaljenje do neke mjere postaju izobličeni kada se kale, a količina ovisi o čeliku i korištenom mediju za kaljenje. Iz tog razloga, čelici za kaljenje nisu prikladni za zupčanike velike brzine gdje je buka faktor, ili za zupčanike gdje je točnost od najveće važnosti, osim, naravno, u slučajevima gdje je brušenje zuba izvedivo. Srednji i visoki postoci ugljika zahtijevaju kaljenje u ulju, ali kaljenje u vodi može biti potrebno za niži sadržaj ugljika, kako bi se postigla najveća fizikalna svojstva i tvrdoća. Izobličenje će, međutim, biti veće s gašenjem vodom.

Toplinska obrada koja omogućuje strojnu obradu

Kada brušenje zuba zupčanika nije praktično i potreban je visok stupanj točnosti, kaljeni čelici mogu se izvući ili popustiti do tvrdoće koja će omogućiti rezanje zuba. Ovaj tretman daje visoko rafiniranu strukturu, veliku žilavost i, usprkos maloj tvrdoći, izvrsnu kvalitetu trošenja. Manja čvrstoća je donekle kompenzirana eliminacijom inkrementalnih opterećenja zbog udara koji su uzrokovani netočnostima. Kada se čelici koji imaju nizak stupanj prodiranja tvrdoće od površine do jezgre obrađuju na ovaj način, dizajn se ne može temeljiti na fizičkim svojstvima koja odgovaraju tvrdoći na površini. Budući da su fizikalna svojstva određena tvrdoćom, pad tvrdoće od površine prema jezgri dat će niža fizikalna svojstva u korijenu zuba, gdje je naprezanje najveće. Medij za gašenje može biti ulje, voda ili slana otopina, ovisno o korištenom čeliku i željenoj tvrdoći penetracije. Količina izobličenja, naravno, nije bitna, jer se strojna obrada vrši nakon toplinske obrade.