Матеріал металевих шестерень

Зубчасті сталі можна розділити на два загальних класи - вуглецеві і леговані сталі. Леговані сталі певною мірою використовуються в промисловості, але термічно оброблені вуглецеві сталі набагато більш поширені. Використання необроблених легованих сталей для зубчастих передач рідко, якщо взагалі, виправдано, і то лише за відсутності засобів термічної обробки. При визначенні того, чи використовувати термічно оброблену звичайну вуглецеву сталь чи термічно оброблену леговану сталь, слід враховувати такі моменти: чи вимагають умови експлуатації або конструкція кращих характеристик легованої сталі, чи, якщо легована сталь не потрібна, чи компенсують переваги, які можна отримати, додаткові витрати? Для більшості застосувань звичайна вуглецева сталь, термічно оброблена для отримання найкращої якості для призначеної служби, є задовільною та досить економічною. Переваги, отримані від використання термічно оброблених легованих сталей замість термічно оброблених вуглецевих сталей, полягають у наступному:

Підвищена твердість поверхні та глибина проникнення твердості за однакового вмісту вуглецю та загартування.

Можливість отримати таку саму твердість поверхні з менш різким загартуванням і, у випадку деяких сплавів, з нижчою температурою загартування, таким чином, даючи меншу деформацію.

Підвищена в'язкість, на що вказують більш високі значення межі текучості, подовження та зменшення площі.

Більш дрібний розмір зерна, що забезпечує більшу ударну в'язкість і підвищену зносостійкість.

У випадку деяких сплавів кращі якості обробки або можливість обробки з більш високою твердістю.

Використання цементованих сталей

Кожен із двох загальних класів зубчастих сталей можна далі поділити на такі підрозділи:

Цементовані сталі;

сталей повного гарту;

3) сталі, які піддаються термічній обробці та витяжці до твердості, що дозволяє механічну обробку.

Перші дві — цементована та повна загартована сталь — взаємозамінні для деяких видів обслуговування, і вибір часто залежить від особистої думки. Загартовані сталі з надзвичайно твердою, дрібнозернистою (при належній обробці) оболонкою та порівняно м’якою та пластичною серцевиною зазвичай використовуються, коли потрібна стійкість до зношування. Цементовані леговані сталі мають досить міцну серцевину, але не таку міцну, як у сталей повного загартування. Щоб отримати найбільшу користь від властивостей серцевини, загартовані сталі слід подвійно загартувати. Це особливо вірно для легованих сталей, тому що переваги, отримані від їх використання, рідко виправдовують додаткові витрати, якщо серцевина не очищається та зміцнюється за допомогою другого загартування. Штраф, який необхідно сплатити за додаткове вдосконалення, - це збільшення спотворення, яке може бути надмірним, якщо форма чи дизайн не піддаються процесу затвердіння.

Використання сталей 'скрізного гартування'.

Сталі з наскрізним зміцненням використовуються, коли потрібна висока міцність, висока межа витривалості, в'язкість і стійкість до ударів. Ці якості визначаються типом сталі та обробкою, що використовується. У цій групі можна отримати досить високу поверхневу твердість, хоча й не таку, як у цементованих сталей. З цієї причини опір зносу не такий великий, як можна було б отримати, але коли потрібна зносостійкість у поєднанні з великою міцністю та в'язкістю, цей тип сталі є кращим за інші. Сталі з наскрізним зміцненням під час загартування певною мірою деформуються, причому ступінь залежить від використовуваної сталі та середовища для гарту. З цієї причини сталі з наскрізним зміцненням не підходять для високошвидкісних зубчастих передач, де шум є фактором, або для зубчастих передач, де точність має першочергове значення, за винятком, звичайно, випадків, коли шліфування зубів є практичним. Середній і високий відсоток вуглецю вимагає загартування в маслі, але загартування водою може бути необхідним для нижчого вмісту вуглецю, щоб отримати найвищі фізичні властивості та твердість. Спотворення, однак, буде більшим із загартуванням водою.

Термічна обробка, що дозволяє механічну обробку

Коли шліфування зубів зубчастих коліс неможливе і потрібен високий ступінь точності, загартовані сталі можна витягнути або відпустити до твердості, яка дозволить нарізати зуби. Така обробка забезпечує високоякісну структуру, велику міцність і, незважаючи на низьку твердість, відмінні якості при зношуванні. Менша міцність дещо компенсується усуненням додаткових навантажень через удари, спричинені неточностями. Коли сталі, які мають низький ступінь проникнення твердості від поверхні до серцевини, обробляються таким чином, конструкція не може базуватися на фізичних властивостях, що відповідають твердості на поверхні. Оскільки фізичні властивості визначаються твердістю, падіння твердості від поверхні до серцевини призведе до зниження фізичних властивостей на корені зуба, де навантаження найбільше. Середовищем гарту може бути масло, вода або розсіл, залежно від використовуваної сталі та бажаної твердості проникнення. Величина викривлення, звичайно, неважлива, оскільки механічна обробка виконується після термічної обробки.