齿轮的材料应具备下列条件:1)齿面具有足够的硬度,以获得获得较高的抗点蚀、抗磨粒磨损、抗胶合和抗塑性流动的能力;2)在变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度;3)具有良好的加工和热处理工艺;4)价格较低。 最常用的材料是钢,钢的品种较多,且可以通过各种热处理方式获得适合工作要求的综合性能。其次是铸铁,还有非金属材料。
齿轮的热处理常用的方法主要有以下几种:
1.整体淬火
整体淬火后再低温回火。常用材料为中碳钢或者中碳合金钢,如45、40Cr等。表面硬度可达45HRC到55HRC。
2.表面淬火
表面淬火后再低温回火。常用材料为中碳钢或者中碳合金钢。表面硬度可达48HRC到54HRC。
3.渗碳淬火
冲击载荷较大的齿轮,宜采用渗碳淬火。常用材料有:低碳钢或者低碳合金钢源!自`751'文"论(文`网[www.751com.cn,如15、20、15Cr、20Cr、20CrMnTi等。低碳钢渗碳淬火后,因其心部强度较低,且与渗碳层不易很好结合,载荷较大时有剥离的可能,齿轮的弯曲强度也较低,重要场合宜采用低碳合金钢,其齿面硬度可达58HCR到63HCR。齿轮经过渗碳淬火后,齿轮变形较大,应进行磨齿。
4.渗氮
渗氮齿轮硬度高、变形小,适用于内齿轮和难于磨削的齿轮。常用材料有:42CrMo、38CrMoAl等。由于硬化层很薄,在冲击载荷下易破碎,破损较严重时也会因硬化层被磨掉而报废,故宜用于载荷平稳、润滑良好的传动。
5.碳氮共渗
碳氮共渗工艺时间短,且有渗氮的优点,可以代替渗碳淬火,其材料和渗碳淬火的相同。
6.正火和调质
批量小、单件生产、对传动尺寸没有严格限制时,长采用正火或者调质处理。材料为中碳钢或者中碳合金钢。齿轮精加工在热处理后进行。为了减少胶合危险,并使大、小齿轮寿命相近,小齿轮齿面硬度比大齿轮高十个HB单位。
由文献【12】可查本课题中两个齿轮用40Cr,调质处理,硬度241HB-286HB。
齿轮的设计计算与校核