Acélöntvények fogaskerekekhez
Javasoljuk, hogy a vágott fogaskerekek acélöntvényeit vegyi analízis alapján vásárolják meg, és csak kétféle elemzést alkalmazzanak, az egyiket a tokos edzett fogaskerekekhez, a másikat pedig a kezeletlen és az edzendő és edzett fogaskerekekhez. Az acélt nyitott kandallós, tégelyes vagy elektromos kemencés eljárással kell előállítani. Az átalakító folyamatot nem ismeri fel a rendszer. Elegendő felszállót kell biztosítani a szilárdság és az indokolatlan elkülönítéstől való mentesség érdekében. A kiégetetlen öntvényekről nem szabad erőszakkal letörni a felszállókat. Ahol az emelkedőket fáklyával vágják le, a vágásnak legalább fél hüvelykkel az öntvény felülete felett kell lennie, és a maradék fémet forgácsolással, köszörüléssel vagy más, sérülést nem okozó módszerrel kell eltávolítani.
A fogaskerekekben történő felhasználásra szánt acélnak meg kell felelnie a 3. táblázatban feltüntetett kémiai összetételre vonatkozó követelményeknek. A fogaskerekek minden acélöntvényét alaposan normalizálni vagy izzítani kell, olyan hőmérséklet és idő alkalmazásával, amely teljesen megszünteti az izzítatlan öntvények jellegzetes szerkezetét.
3. táblázat: Fogaskerekek öntvényacéljainak összetétele
Acél specifikáció |
Kémiai összetétel a |
| C |
Mn |
Si |
|
SAE-0022 SAE-0050 |
0,12-0,22 0,40-0,50 |
0,50-0,90 0,50-0,90 |
0,60 Max. 0,80 Max. |
Karburizálható edzhető 210-250 |
a C = szén; Mn = mangán; és Si = szilícium.
Fémek ötvözésének hatása fogaskerékacélokra
A különböző ötvözőelemek acélra gyakorolt hatását az alábbiakban foglaljuk össze, hogy segítsenek a meghatározott célokra használandó ötvözött acél típusának eldöntésében. A vázolt jellemzők csak a hőkezelt acélokra vonatkoznak. Amikor egy ötvözőelem hozzáadásának hatását kifejtjük, akkor érthető, hogy az adott széntartalmú ötvözött acélokra hivatkozunk, összehasonlítva az azonos széntartalmú sima szénacélokkal.
Nikkel : A nikkel hozzáadása általában növeli a keménységet és a szilárdságot, de a hajlékonyság csekély feláldozása mellett. A keménységi áthatolás valamivel nagyobb, mint a sima szénacéloké. A nikkel ötvözőelemként való használata csökkenti a kritikus pontokat, és kevesebb torzítást okoz az alacsonyabb kioltási hőmérséklet miatt. A tokos edzési csoportba tartozó nikkelacélok lassabban karburizálódnak, de a szemcsenövekedés kisebb.
Króm : A króm növeli a keménységet és a szilárdságot a nikkel használatával elérthez képest, bár nagyobb a hajlékonyság elvesztése. A króm finomítja a szemcséket, és nagyobb keménységet biztosít. A krómacélok nagy kopásállósággal rendelkeznek, és a finom szemcsék ellenére könnyen megmunkálhatók.
Mangán : Ha elegendő mennyiségben van jelen az ötvözet kifejezés használatához, a mangán hozzáadása nagyon hatékony. Nagyobb szilárdságot ad, mint a nikkel, és nagyobb szívósságot, mint a króm. A hideg megmunkálásra való érzékenysége miatt valószínűleg erős egységnyomás alatt folyik. A mai napig nem használták túl nagy mértékben hőkezelt hajtóművekhez, de mostanra egyre nagyobb figyelem irányul rá.
Vanádium : A vanádiumnak hasonló hatása van, mint a mangánénak – növeli a keménységet, szilárdságot és szívósságot. A hajlékonyság vesztesége valamivel nagyobb, mint a mangán miatt, de a keménység behatolása nagyobb, mint bármely más ötvözőelem esetében. A rendkívül finom szemcsés szerkezetnek köszönhetően az ütésállóság nagy; de a vanádium hajlamos megnehezíteni a megmunkálást.
Molibdén : A molibdénnek megvan az a tulajdonsága, hogy növeli a szilárdságot anélkül, hogy befolyásolná a hajlékonyságot. Ugyanolyan keménység esetén a molibdént tartalmazó acélok rugalmasabbak, mint bármely más ötvözött acél, és közel azonos szilárdságúak, szívósabbak; a megnövekedett szívósság ellenére a molibdén jelenléte nem nehezíti meg a megmunkálást. Valójában az ilyen acélok nagyobb keménységgel megmunkálhatók, mint bármely más ötvözött acél. Az ütési szilárdság majdnem olyan nagy, mint a vanádium acéloké.
Króm-nikkel acélok : A két ötvözőelem, a króm és a nikkel kombinációja mindkettő előnyös tulajdonságait növeli. A nikkelacélok nagyfokú alakíthatóságát a króm hozzáadásával járó nagy szilárdság, finomabb szemcseméret, mélyedzés és kopásálló tulajdonságok egészítik ki. A megnövekedett szívósság miatt ezek az acélok nehezebben megmunkálhatók, mint a sima szénacélok, és nehezebb a hőkezelésük. A torzítás a króm és a nikkel mennyiségével nő.
Króm-vanádium acélok : A króm-vanádium acélok gyakorlatilag ugyanazokkal a szakító tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a króm-nikkel acélok, de a keményedési képesség, az ütési szilárdság és a kopásállóság a finomabb szemcseméret miatt nő. Nehezen megmunkálhatók, és könnyebben deformálódnak, mint a többi ötvözött acél.
Króm-molibdén acélok : Ez a csoport ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, mint az egyenes molibdén acélok, de az edzési mélység és a kopásállóság megnő a króm hozzáadásával. Ez az acél nagyon könnyen hőkezelhető és megmunkálható.
Nikkel-molibdén acélok : A nikkel-molibdén acélok tulajdonságai hasonlóak a króm-molibdén acélhoz. A szívósság állítólag nagyobb, de az acélt valamivel nehezebb megmunkálni.
Szinterezett anyagok
A kis és közepes terhelésű fogaskerekek nagy gyártása esetén jelentős gyártási költségmegtakarítás érhető el szinterezett fémpor használatával. Ezzel az anyaggal a hajtóművet egy szerszámban nagy nyomás alatt alakítják ki, majd kemencében szinterelik. Az elsődleges költségmegtakarítás a fogaskerekek fogainak és más fogaskerék-felületeinek megmunkálásával járó munkaerőköltség jelentős csökkenéséből származik. A gyártási mennyiségnek elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy amortizálja a szerszám költségét, és a fogaskerék-darabnak olyan kialakításúnak kell lennie, hogy kialakítható legyen és könnyen kivehető legyen a szerszámból.