Materiał metalowych kół zębatych

Stale przekładniowe można podzielić na dwie ogólne klasy – zwykłe stale węglowe i stale stopowe. Stale stopowe są w pewnym stopniu stosowane w przemyśle, ale znacznie powszechniejsze są zwykłe stale węglowe poddane obróbce cieplnej. Stosowanie nieobrobionych stali stopowych na przekładnie jest rzadko, jeśli w ogóle, uzasadnione i to tylko w przypadku braku urządzeń do obróbki cieplnej. Kwestie, które należy wziąć pod uwagę przy podejmowaniu decyzji, czy zastosować zwykłe stale węglowe poddane obróbce cieplnej, czy stale stopowe poddane obróbce cieplnej, to: Czy warunki użytkowania lub projekt wymagają doskonałych właściwości stali stopowych lub, jeśli stale stopowe nie są wymagane, czy uzyskane korzyści zrekompensują dodatkowe koszty? W większości zastosowań zwykłe stale węglowe, poddane obróbce cieplnej w celu uzyskania najlepszych właściwości dla zamierzonej usługi, są zadowalające i dość ekonomiczne. Korzyści wynikające ze stosowania ulepszanych cieplnie stali stopowych zamiast obrabianych cieplnie zwykłych stali węglowych są następujące:

Zwiększona twardość powierzchni i głębokość penetracji twardości przy tej samej zawartości węgla i hartowaniu.

Możliwość uzyskania tej samej twardości powierzchni przy mniej drastycznym hartowaniu i, w przypadku niektórych stopów, niższej temperaturze hartowania, co daje mniejsze odkształcenia.

Zwiększona wytrzymałość, na co wskazują wyższe wartości granicy plastyczności, wydłużenia i zmniejszenia powierzchni.

Drobniejsze ziarna, co skutkuje wyższą udarnością i zwiększoną odpornością na zużycie.

W przypadku niektórych stopów lepsze właściwości obróbcze lub możliwość obróbki z większą twardością.

Zastosowanie stali do nawęglania

Każdą z dwóch ogólnych klas stali przekładniowych można dalej podzielić w następujący sposób:

Stale do nawęglania;

stale hartujące się;

3) stale poddawane obróbce cieplnej i ciągnieniu do twardości umożliwiającej obróbkę skrawaniem.

Dwie pierwsze – stal do nawęglania i stal do pełnego hartowania – są wymienne w przypadku niektórych rodzajów usług, a wybór jest często kwestią osobistej opinii. Stale do nawęglania z ich wyjątkowo twardą, drobnoziarnistą (przy odpowiedniej obróbce) osłoną i stosunkowo miękkim i plastycznym rdzeniem są powszechnie stosowane, gdy wymagana jest odporność na zużycie. Stale stopowe do utwardzania nawęglania mają dość twardy rdzeń, ale nie tak wytrzymały jak stale utwardzane w pełni. Aby uzyskać jak największe korzyści z właściwości rdzenia, stale do nawęglania należy poddawać podwójnemu hartowaniu. Odnosi się to szczególnie do stali stopowych, ponieważ korzyści wynikające z ich stosowania rzadko uzasadniają dodatkowe wydatki, chyba że rdzeń zostanie rafinowany i wzmocniony poprzez drugie hartowanie. Karą, jaką należy zapłacić za dodatkowe udoskonalenie, jest zwiększone zniekształcenie, które może być nadmierne, jeśli kształt lub konstrukcja nie nadaje się do procesu utwardzania.

Zastosowanie stali „hartowanych na wskroś”.

Stale do hartowania na wskroś są stosowane, gdy wymagana jest duża wytrzymałość, wysoka wytrzymałość, wytrzymałość i odporność na wstrząsy. Właściwości te zależą od rodzaju stali i zastosowanej obróbki. W tej grupie uzyskuje się dość wysoką twardość powierzchniową, choć nie tak wysoką jak w przypadku stali do nawęglania. Z tego powodu odporność na zużycie nie jest tak duża, jak można by uzyskać, ale gdy wymagana jest odporność na zużycie w połączeniu z dużą wytrzymałością i wytrzymałością, ten rodzaj stali jest lepszy od innych. Stale hartowane na wskroś ulegają w pewnym stopniu odkształceniom po hartowaniu, a ilość zależy od użytej stali i środka hartowniczego. Z tego powodu stale do hartowania na wskroś nie nadają się do przekładni szybkobieżnych, gdzie hałas jest czynnikiem, ani do przekładni, gdzie dokładność ma ogromne znaczenie, z wyjątkiem oczywiście przypadków, w których możliwe jest szlifowanie zębów. Średnia i wysoka zawartość węgla wymaga hartowania w oleju, ale w przypadku niższych zawartości węgla może być konieczne hartowanie w wodzie, aby uzyskać najwyższe właściwości fizyczne i twardość. Jednakże zniekształcenie będzie większe w przypadku hartowania wodą.

Obróbka cieplna umożliwiająca obróbkę skrawaniem

Gdy szlifowanie zębów przekładni nie jest możliwe i wymagany jest wysoki stopień dokładności, hartowaną stal można rozciągać lub odpuszczać do twardości, która umożliwi przecięcie zębów. Obróbka ta daje wysoce wyrafinowaną strukturę, dużą wytrzymałość i pomimo niskiej twardości, doskonałe właściwości użytkowe. Niższa wytrzymałość jest w pewnym stopniu kompensowana przez eliminację obciążeń przyrostowych wynikających z uderzeń spowodowanych niedokładnościami. Jeżeli w ten sposób poddaje się stale o niskim stopniu przenikania twardości z powierzchni do rdzenia, w obliczeniach nie można uwzględniać właściwości fizycznych odpowiadających twardości powierzchni. Ponieważ właściwości fizyczne zależą od twardości, spadek twardości z powierzchni do rdzenia spowoduje obniżenie właściwości fizycznych u nasady zęba, gdzie naprężenia są największe. Medium hartującym może stanowić olej, woda lub solanka, w zależności od użytej stali i pożądanej penetracji twardości. Wielkość odkształcenia jest oczywiście nieistotna, ponieważ obróbka odbywa się po obróbce cieplnej.