Material av metallkugghjul

Kugghjulsstål kan delas in i två allmänna klasser - det vanliga kolstål och det legerade stålet. Legerade stål används i viss utsträckning inom industriområdet, men värmebehandlade vanligt kolstål är mycket vanligare. Användningen av obehandlade legerade stål för kugghjul är sällan, om aldrig, motiverad och då endast när värmebehandlingsanläggningar saknas. Punkterna som ska beaktas när man avgör om man ska använda värmebehandlat vanligt kolstål eller värmebehandlat legerat stål är: Kräver servicetillståndet eller designen de överlägsna egenskaperna hos de legerade stålen, eller, om legerat stål inte krävs, kommer fördelarna att kompensera för merkostnaden? För de flesta tillämpningar är vanligt kolstål, värmebehandlat för att erhålla de bästa egenskaperna för den avsedda tjänsten, tillfredsställande och ganska ekonomiska. Fördelarna med att använda värmebehandlat legerat stål istället för värmebehandlat vanligt kolstål är följande:

Ökad ythårdhet och djup av hårdhetspenetration för samma kolhalt och härdning.

Möjlighet att erhålla samma ythårdhet med en mindre drastisk kylning och, i fallet med några av legeringarna, en lägre härdningstemperatur, vilket ger mindre distorsion.

Ökad seghet, vilket indikeras av de högre värdena för sträckgräns, töjning och minskning av arean.

Finare kornstorlek, med den resulterande högre slagsegheten och ökad slitstyrka.

När det gäller några av legeringarna, bättre bearbetningsegenskaper eller möjlighet till bearbetning med högre hårdhet.

Användning av härdande stål

Var och en av de två allmänna klasserna av kuggstål kan delas in ytterligare enligt följande:

Case-härdande stål;

fullständigt härdande stål;

3) stål som är värmebehandlade och dragna till en hårdhet som tillåter bearbetning.

De två första - härdande och helhärdande stål - är utbytbara för vissa typer av tjänster, och valet är ofta en fråga om personlig åsikt. Case-härdande stål med deras extremt hårda, finkorniga (när de är korrekt behandlade) hölje och jämförelsevis mjuka och formbara kärna används vanligtvis när motståndskraft mot slitage önskas. Case-härdande legerade stål har en ganska tuff kärna, men inte lika tuff som den i de helhärdande stålen. För att få största möjliga nytta av kärnegenskaperna bör härdade stål dubbelhärdas. Detta gäller särskilt för legerade stål, eftersom fördelarna från deras användning sällan motiverar den extra kostnaden, såvida inte kärnan förfinas och härdas genom en andra härdning. Straffet som måste betalas för ytterligare förädling är ökad snedvridning, som kan vara överdriven om formen eller designen inte lämpar sig för härdningsprocessen.

Användning av 'genomhärdande' stål

Genomhärdande stål används när stor styrka, hög uthållighetsgräns, seghet och motståndskraft mot stötar krävs. Dessa egenskaper styrs av vilken typ av stål och behandling som används. Ganska hög ythårdhet kan erhållas i denna grupp, dock inte så hög som för de härdande stålen. Av den anledningen är slitstyrkan inte så stor som man skulle kunna erhålla, men när slitstyrka kombinerat med stor hållfasthet och seghet krävs är denna typ av stål överlägsen de andra. Genomhärdande stål förvrängs i viss utsträckning när de härdas, mängden beror på stålet och kylmediet som används. Av den anledningen är genomhärdande stål inte lämpliga för höghastighetsväxling där buller är en faktor, eller för växling där noggrannhet är av största vikt, förutom givetvis i de fall där slipning av tänderna är praktiskt genomförbart. De medelhöga och höga kolhalterna kräver en oljekylning, men en vattenkylning kan vara nödvändig för de lägre kolhalterna, för att få högsta fysikaliska egenskaper och hårdhet. Förvrängningen blir dock större med vattensläckningen.

Värmebehandling som tillåter bearbetning

När slipning av kuggar inte är praktiskt genomförbar och en hög grad av noggrannhet krävs, kan härdade stål dras eller härdas till en hårdhet som tillåter skärning av tänderna. Denna behandling ger en mycket förfinad struktur, stor seghet och, trots den låga hårdheten, utmärkta slitegenskaper. Den lägre hållfastheten kompenseras något genom eliminering av inkrementbelastningar på grund av de stötar som orsakas av felaktigheter. När stål som har låg hårdhetsgenomträngningsgrad från yta till kärna behandlas på detta sätt kan konstruktionen inte baseras på de fysikaliska egenskaper som motsvarar hårdheten vid ytan. Eftersom de fysikaliska egenskaperna bestäms av hårdheten kommer hårdhetsfallet från yta till kärna att ge lägre fysikaliska egenskaper vid roten av tanden, där spänningen är som störst. Härdningsmediet kan vara antingen olja, vatten eller saltlösning, beroende på vilket stål som används och önskad hårdhet. Mängden distorsion är naturligtvis oväsentlig, eftersom bearbetningen görs efter värmebehandling.