Det anbefales at stålstøpegods for kuttede tannhjul kjøpes inn på grunnlag av kjemisk analyse og at det kun benyttes to typer analyser, den ene for kasseherdede tannhjul og den andre for både ubehandlede tannhjul og de som skal herdes og herdes. Stålet skal lages med åpen ildsted, smeltedigel eller elektriske ovnsprosesser. Konverteringsprosessen gjenkjennes ikke. Tilstrekkelige stigerør må leveres for å sikre forsvarlighet og frihet fra unødig segregering. Stigerør bør ikke brytes av de uglødde støpene med makt. Der stigerør kuttes av med en brenner, bør kuttet være minst en halv tomme over overflaten av støpegodset, og gjenværende metall fjernes ved flising, sliping eller annen ikke-skadelig metode.
Stål for bruk i tannhjul bør være i samsvar med kravene til kjemisk sammensetning angitt i tabell 3. Alle stålstøpegods for tannhjul må normaliseres eller utglødes grundig, ved bruk av en temperatur og tid som helt vil eliminere den karakteristiske strukturen til uutglødde støpegods.
Tabell 3. Sammensetninger av støpte stål for tannhjul
Stål spesifikasjon
Kjemisk sammensetning 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 Maks. 0,80 Maks.
Kan karbureres Herdbar 210-250
a C = karbon; Mn = mangan; og Si = silisium.
Effekten av legeringsmetaller på tannhjulsstål
Effekten av de forskjellige legeringselementene på stål er her oppsummert for å hjelpe til med å bestemme hvilken type legert stål som skal brukes til spesifikke formål. Egenskapene som er skissert gjelder kun for varmebehandlet stål. Når effekten av tilsetning av et legeringselement er oppgitt, forstås det at det henvises til legert stål med et gitt karboninnhold, sammenlignet med et vanlig karbonstål med samme karboninnhold.
Nikkel : Tilsetningen av nikkel har en tendens til å øke hardheten og styrken, med bare lite ofring av duktilitet. Hardhetsinntrengningen er noe større enn for vanlig karbonstål. Bruk av nikkel som legeringselement senker de kritiske punktene og gir mindre forvrengning på grunn av den lavere bråkjølingstemperaturen. Nikkelstålene i kasseherdningsgruppen karburerer langsommere, men kornveksten er mindre.
Krom : Krom øker hardheten og styrken i forhold til det som oppnås ved bruk av nikkel, selv om tapet av duktilitet er større. Krom foredler kornet og gir en større dybde av hardhet. Kromstål har høy grad av slitestyrke og lar seg enkelt bearbeide til tross for finkornet.
Mangan : Når det er tilstede i tilstrekkelige mengder til å berettige bruken av begrepet legering, er tilsetning av mangan svært effektivt. Det gir større styrke enn nikkel og høyere seighetsgrad enn krom. På grunn av dens mottakelighet for kaldbearbeiding, vil den sannsynligvis strømme under alvorlig enhetstrykk. Frem til i dag har den aldri vært brukt i særlig grad til varmebehandlede gir, men får nå stadig større oppmerksomhet.
Vanadium : Vanadium har en lignende effekt som mangan - øker hardheten, styrken og seigheten. Tapet av duktilitet er noe mer enn det på grunn av mangan, men hardhetsinntrengningen er større enn for noen av de andre legeringselementene. På grunn av den ekstremt finkornede strukturen er slagstyrken høy; men vanadium har en tendens til å gjøre maskinering vanskelig.
Molybden : Molybden har egenskapen til å øke styrken uten å påvirke duktiliteten. For den samme hardheten er stål som inneholder molybden mer duktilt enn noe annet legert stål, og har nesten samme styrke, er tøffere; til tross for den økte seigheten, gjør ikke tilstedeværelsen av molybden bearbeiding vanskeligere. Faktisk kan slike stål maskineres med en høyere hardhet enn noen av de andre legeringsstålene. Slagfastheten er nesten like stor som for vanadiumstålene.
Krom-nikkelstål : Kombinasjonen av de to legeringselementene krom og nikkel tilfører de fordelaktige egenskapene til begge. Den høye graden av duktilitet som finnes i nikkelstål, komplementeres av den høye styrken, finere kornstørrelse, dypherding og slitebestandige egenskaper gitt av tilsetning av krom. Den økte seigheten gjør disse stålene vanskeligere å bearbeide enn de vanlige karbonstålene, og de er vanskeligere å varmebehandle. Forvrengningen øker med mengden krom og nikkel.
Krom-vanadium-stål : Krom-vanadium-stål har praktisk talt samme strekkegenskaper som krom-nikkel-stål, men herdekraften, slagstyrken og slitestyrken økes av den finere kornstørrelsen. De er vanskelige å bearbeide og blir lettere forvrengt enn de andre legeringsstålene.
Krom-molybdenstål : Denne gruppen har de samme egenskapene som de rette molybdenstålene, men herdedybden og slitestyrken økes ved tilsetning av krom. Dette stålet er veldig enkelt varmebehandlet og maskinert.
Nikkel-molybden stål : Nikkel-molybden stål har egenskaper som ligner på krom-molybden stål. Seigheten sies å være større, men stålet er noe vanskeligere å bearbeide.
Sintrede materialer
For høy produksjon av lavt og moderat belastede gir kan betydelige produksjonskostnadsbesparelser oppnås ved bruk av et sintret metallpulver. Med dette materialet blir giret dannet i en dyse under høyt trykk og deretter sintret i en ovn. Den primære kostnadsbesparelsen kommer fra den store reduksjonen i arbeidskostnadene ved maskinering av tannhjulstennene og andre tannhjulsblanke overflater. Produksjonsvolumet må være høyt nok til å amortisere prisen på dysen, og tannhjulemnet må være av en slik konfigurasjon at det kan formes og lett kastes ut av dysen.