Material de engrenagens metálicas

Os aços para engrenagens podem ser divididos em duas classes gerais – os aços carbono simples e os aços liga. Os aços-liga são usados ​​até certo ponto no campo industrial, mas os aços carbono simples tratados termicamente são muito mais comuns. O uso de ligas de aço não tratadas para engrenagens raramente, ou nunca, é justificado, e mesmo assim, apenas quando faltam instalações de tratamento térmico. Os pontos a serem considerados na determinação do uso de aços-carbono simples tratados termicamente ou aços-liga tratados termicamente são: A condição de serviço ou o projeto exigem as características superiores dos aços-liga ou, se os aços-liga não forem necessários, as vantagens a serem derivadas compensarão o custo adicional? Para a maioria das aplicações, os aços carbono simples, tratados termicamente para obter o melhor de suas qualidades para o serviço pretendido, são satisfatórios e bastante econômicos. As vantagens obtidas com o uso de aços-liga tratados termicamente em vez de aços carbono planos tratados termicamente são as seguintes:

Maior dureza superficial e profundidade de penetração da dureza para o mesmo teor de carbono e têmpera.

Capacidade de obter a mesma dureza superficial com uma têmpera menos drástica e, no caso de algumas ligas, uma temperatura de têmpera mais baixa, proporcionando assim menos distorção.

Maior tenacidade, conforme indicado pelos maiores valores de limite de escoamento, alongamento e redução de área.

Tamanho de grão mais fino, resultando em maior tenacidade ao impacto e maior resistência ao desgaste.

No caso de algumas ligas, melhores qualidades de usinagem ou possibilidade de usinagem com maior dureza.

Uso de aços caseendurecidos

Cada uma das duas classes gerais de aços para engrenagens pode ser subdividida da seguinte forma:

Aços caseendurecidos;

aços de endurecimento total;

3) aços que são tratados termicamente e trefilados até uma dureza que permita a usinagem.

Os dois primeiros – aços de endurecimento superficial e de endurecimento total – são intercambiáveis ​​para alguns tipos de serviço, e a escolha geralmente é uma questão de opinião pessoal. Aços caseendurecidos com sua caixa extremamente dura e de granulação fina (quando adequadamente tratada) e núcleo comparativamente macio e dúctil são geralmente usados ​​quando a resistência ao desgaste é desejada. Os aços-liga de endurecimento cimentício têm um núcleo bastante tenaz, mas não tão tenaz quanto o dos aços de endurecimento total. Para obter os maiores benefícios das propriedades do núcleo, os aços endurecidos devem ser temperados duas vezes. Isto é particularmente verdadeiro para os aços-liga, porque os benefícios derivados do seu uso raramente justificam o gasto adicional, a menos que o núcleo seja refinado e tenacificado por uma segunda têmpera. A penalidade que deve ser paga pelo refinamento adicional é o aumento da distorção, que pode ser excessiva se a forma ou desenho não se prestar ao processo de endurecimento.

Uso de aços 'Thru-Hardening'

Os aços de endurecimento completo são usados ​​quando são necessários grande resistência, alto limite de resistência, tenacidade e resistência ao choque. Essas qualidades são regidas pelo tipo de aço e tratamento utilizado. Durezas superficiais bastante altas são obtidas neste grupo, embora não tão altas quanto as dos aços cimentados. Por isso, a resistência ao desgaste não é tão grande quanto se poderia obter, mas quando se exige resistência ao desgaste combinada com grande resistência e tenacidade, este tipo de aço é superior aos demais. Os aços endurecidos tornam-se distorcidos até certo ponto quando endurecidos, a quantidade dependendo do aço e do meio de têmpera utilizado. Por essa razão, os aços totalmente endurecidos não são adequados para engrenagens de alta velocidade onde o ruído é um fator, ou para engrenagens onde a precisão é de suma importância, exceto, é claro, nos casos em que o desgaste dos dentes é praticável. As percentagens médias e altas de carbono requerem uma têmpera em óleo, mas uma têmpera em água pode ser necessária para os teores mais baixos de carbono, a fim de obter as mais altas propriedades físicas e dureza. A distorção, entretanto, será maior com a extinção em água.

Tratamento térmico que permite usinagem

Quando a retificação dos dentes da engrenagem não for praticável e for necessário um alto grau de precisão, os aços endurecidos podem ser trefilados ou revenidos até uma dureza que permita o corte dos dentes. Este tratamento confere uma estrutura altamente refinada, grande tenacidade e, apesar da baixa dureza, excelentes qualidades de desgaste. A menor resistência é de certa forma compensada pela eliminação das cargas incrementais devido aos impactos causados ​​por imprecisões. Quando aços que possuem um baixo grau de penetração de dureza da superfície ao núcleo são tratados dessa maneira, o projeto não pode ser baseado nas propriedades físicas correspondentes à dureza na superfície. Como as propriedades físicas são determinadas pela dureza, a queda na dureza da superfície para o núcleo proporcionará propriedades físicas mais baixas na raiz do dente, onde a tensão é maior. O meio de têmpera pode ser óleo, água ou salmoura, dependendo do aço utilizado e da penetração de dureza desejada. A quantidade de distorção, é claro, é irrelevante, porque a usinagem é feita após o tratamento térmico.