Materiál kovových ozubených kolies

Ozubené ocele možno rozdeliť do dvoch všeobecných tried – obyčajné uhlíkové a legované ocele. Legované ocele sa do určitej miery používajú v priemyselnej oblasti, ale oveľa bežnejšie sú tepelne upravené obyčajné uhlíkové ocele. Použitie neupravených legovaných ocelí na ozubené kolesá je len zriedkakedy, ak vôbec, opodstatnené, a to len vtedy, keď chýbajú zariadenia na tepelné spracovanie. Body, ktoré je potrebné zvážiť pri určovaní, či použiť tepelne upravenú obyčajnú uhlíkovú oceľ alebo tepelne upravenú legovanú oceľ, sú: Vyžaduje si prevádzkový stav alebo konštrukcia vynikajúce vlastnosti legovaných ocelí, alebo, ak sa legované ocele nepožadujú, budú výhody, ktoré sa majú získať, kompenzovať dodatočné náklady? Pre väčšinu aplikácií sú obyčajné uhlíkové ocele, tepelne spracované tak, aby získali čo najlepšie vlastnosti pre zamýšľanú službu, vyhovujúce a celkom ekonomické. Výhody získané použitím tepelne spracovaných legovaných ocelí namiesto tepelne upravených obyčajných uhlíkových ocelí sú nasledovné:

Zvýšená povrchová tvrdosť a hĺbka prieniku tvrdosti pre rovnaký obsah uhlíka a kalenie.

Schopnosť získať rovnakú tvrdosť povrchu s menej drastickým kalením a v prípade niektorých zliatin nižšou kaliacou teplotou, čím sa dosiahne menšie skreslenie.

Zvýšená húževnatosť, ako to naznačujú vyššie hodnoty medze klzu, predĺženia a zmenšenia plochy.

Jemnejšia zrnitosť s výslednou vyššou rázovou húževnatosťou a zvýšenou odolnosťou proti opotrebovaniu.

V prípade niektorých zliatin lepšie kvality obrábania alebo možnosť obrábania pri vyššej tvrdosti.

Použitie cementačnej ocele

Každá z dvoch všeobecných tried ozubených ocelí sa môže ďalej rozdeliť takto:

Casekalenie ocele;

plne kaliteľné ocele;

3) ocele, ktoré sú tepelne spracované a ťahané na tvrdosť, ktorá umožní obrábanie.

Prvé dve – cementačné a plne kaliteľné ocele – sú zameniteľné pre niektoré druhy služieb a výber je často vecou osobného názoru. Cementačné ocele s extrémne tvrdým, jemnozrnným (pri správnom ošetrení) puzdrom a pomerne mäkkým a tvárnym jadrom sa vo všeobecnosti používajú, keď sa požaduje odolnosť proti opotrebovaniu. Casekaliteľné legované ocele majú pomerne húževnaté jadro, ale nie také húževnaté ako u plne kaliteľných ocelí. Aby sa dosiahli čo najväčšie výhody z vlastností jadra, cementované ocele by mali byť dvakrát kalené. To platí najmä pre legované ocele, pretože výhody vyplývajúce z ich použitia len zriedka odôvodňujú dodatočné náklady, pokiaľ jadro nie je rafinované a tvrdené druhým kalením. Pokuta, ktorú treba zaplatiť za dodatočné zdokonalenie, je zvýšené skreslenie, ktoré môže byť nadmerné, ak sa tvar alebo dizajn nehodí na proces cementovania.

Použitie 'Thru-Hardening' ocelí

Priechodné kalenie ocele sa používa tam, kde sa vyžaduje veľká pevnosť, vysoký limit únosnosti, húževnatosť a odolnosť voči nárazom. Tieto vlastnosti sa riadia druhom ocele a použitou úpravou. V tejto skupine sa dá dosiahnuť pomerne vysoká povrchová tvrdosť, aj keď nie taká vysoká ako pri cementových oceliach. Z tohto dôvodu nie je odolnosť proti opotrebeniu taká veľká, ako by sa dalo dosiahnuť, ale keď sa vyžaduje odolnosť proti opotrebeniu kombinovaná s veľkou pevnosťou a húževnatosťou, tento typ ocele je lepší ako ostatné. Ocele na kalenie sa pri kalení do určitej miery zdeformujú, množstvo závisí od ocele a použitého kaliaceho média. Z tohto dôvodu nie sú ocele pre kalenie vhodné pre vysokorýchlostné prevody, kde je faktorom hluk, alebo pre prevody, kde je presnosť prvoradá, samozrejme, okrem prípadov, keď je možné brúsenie zubov. Stredné a vysoké percentá uhlíka vyžadujú ochladzovanie olejom, ale pre nižšie obsahy uhlíka môže byť potrebné ochladzovanie vodou, aby sa dosiahli najvyššie fyzikálne vlastnosti a tvrdosť. Skreslenie však bude väčšie pri ochladzovaní vodou.

Tepelné spracovanie, ktoré umožňuje obrábanie

Keď brúsenie zubov ozubených kolies nie je možné a vyžaduje sa vysoký stupeň presnosti, môžu sa kalené ocele ťahať alebo popúšťať na tvrdosť, ktorá umožní rezanie zubov. Táto úprava dáva vysoko prepracovanú štruktúru, veľkú húževnatosť a napriek nízkej tvrdosti vynikajúce vlastnosti pri opotrebení. Nižšia pevnosť je do istej miery kompenzovaná elimináciou prírastkových zaťažení v dôsledku nárazov, ktoré sú spôsobené nepresnosťami. Keď sú ocele, ktoré majú nízky stupeň prenikania tvrdosti z povrchu do jadra, upravované týmto spôsobom, návrh nemôže byť založený na fyzikálnych vlastnostiach zodpovedajúcich tvrdosti na povrchu. Pretože fyzikálne vlastnosti sú určené tvrdosťou, pokles tvrdosti od povrchu k jadru spôsobí nižšie fyzikálne vlastnosti v koreni zuba, kde je napätie najväčšie. Kaliacim médiom môže byť buď olej, voda alebo soľanka, v závislosti od použitej ocele a požadovanej penetrácie tvrdosti. Veľkosť skreslenia je samozrejme nepodstatná, pretože opracovanie sa vykonáva po tepelnom spracovaní.