做齒輪用什么材料好?齒輪的一般材料
作者:翔宇粉末冶金
發(fā)布時(shí)間:2023-03-07 09:53:15
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通常,在設(shè)計(jì)單個(gè)齒輪或齒輪系時(shí),材料的選擇將是齒輪幾何形狀所依據(jù)的主要因素,或者齒輪的性能將決定正確的材料選擇。齒輪構(gòu)造中通常使用各種原材料,每種材料都有其較佳的機(jī)械性能,這是其較佳選擇。材料的主要類別是銅合金、鐵合金、工具鋼合金和鋁合金等材質(zhì)。
齒輪的主要類別包括:馬刺、斜齒、斜角、準(zhǔn)雙曲面等等。不同類型的齒輪有很多復(fù)雜之處。實(shí)際上,齒輪類型的選擇不是一個(gè)容易的過(guò)程。它取決于許多考慮因素。影響因素包括物理空間和軸的布置,齒輪比,負(fù)載,精度和其材料的選取。
銅合金
在設(shè)計(jì)要經(jīng)受腐蝕性環(huán)境或需要非磁性的齒輪時(shí),銅合金通常是不錯(cuò)的選擇。齒輪傳動(dòng)中使用的三種常見的銅合金是黃銅,磷青銅和鋁青銅。黃銅是銅和鋅的合金。鋅的含量在不同的黃銅合金中會(huì)有所不同,并且鋅的存在會(huì)改變合金的延展性。
較低的鋅含量可在黃銅合金中保持較高的延展性,而較高的鋅濃度則會(huì)降低合金的延展性。黃銅合金的銅基有助于其易于加工和具有抗菌作用。通常由黃銅合金制成的齒輪是正齒輪和齒條,它們將用于低負(fù)載環(huán)境中,例如儀表驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
鋁青銅是齒輪傳動(dòng)中發(fā)現(xiàn)的第三種銅合金。這種合金將銅與鋁,鐵,鎳和錳結(jié)合在一起。鋁青銅合金具有比磷青銅合金更高的耐磨性,并且還具有優(yōu)異的耐腐蝕性。鐵的添加改善了該合金的耐磨性。鎳和錳增加了其耐腐蝕性。鋁青銅合金可以抵抗由于氧化,暴露于鹽水和暴露于有機(jī)酸引起的腐蝕。這些合金的額外耐磨性使得齒輪的設(shè)計(jì)比磷青銅合金制成的類似尺寸的齒輪能夠承受更大的負(fù)載。由鋁青銅合金制成的典型齒輪包括交叉軸斜齒輪(螺桿齒輪)和蝸輪。
鐵合金
當(dāng)齒輪設(shè)計(jì)需要的材料強(qiáng)度時(shí),鐵合金是不錯(cuò)的選擇。原始鐵可以鑄成灰鑄鐵并加工成齒輪。通常,鑄鐵用于磷青銅是合適替代品的應(yīng)用中,但該應(yīng)用不受材料磁場(chǎng)的限制。鋼是鐵,碳和其他微量元素的合金。鋼合金有四個(gè)主要名稱。這些是碳素鋼,合金鋼,不銹鋼和工具鋼。碳鋼合金幾乎可以用于所有類型的齒輪傳動(dòng)裝置,因?yàn)樗鼈円子诩庸?,具有良好的耐磨性,可以進(jìn)行硬化,可以廣泛使用并且相對(duì)便宜。這些鋼是正齒輪、斜齒輪、齒條、錐齒輪和蝸桿的理想選擇。
碳鋼可以進(jìn)行感應(yīng)淬火或激光淬火,其硬度可達(dá)致HRc55。合金鋼(如AISI 4140)包含其他元素,如鋁,鉻,銅等。這些其他元素與鐵和碳形成合金后,會(huì)產(chǎn)生比普通碳鋼更堅(jiān)固,更易于加工且具有更高耐腐蝕性的鋼。這些合金通常用于制造正齒輪,斜齒輪,齒條,螺旋錐齒輪和蝸桿。
對(duì)于齒輪傳動(dòng),通常使用303不銹鋼。在303合金中,鉻含量降低到17%,而1%的合金是硫。由于添加了硫,與304合金相比,303合金的切削性得到了改善。當(dāng)需要提高耐腐蝕性時(shí),316合金是更好的選擇。該合金含有16%的鉻,10%的鎳和2%的鉬;316和303合金用于正齒輪,斜齒輪和錐齒輪。齒條通常由304合金制成。440C是常見的鐵素體不銹鋼,而17-4PH是常見的沉淀硬化不銹鋼。
鋁合金
在需要高強(qiáng)度重量比的應(yīng)用中,鋁合金是鐵合金的良好替代品。鋁合金通常是相同尺寸的鋼合金重量的三分之一。一種稱為鈍化的表面處理可以保護(hù)鋁合金免受氧化和腐蝕。這類似于鋼鐵合金上的銹蝕。但是,它可以覆蓋表面,防止進(jìn)一步損壞。
鋁合金不能在高溫環(huán)境下使用,因?yàn)樗鼈儠?huì)在400°F下開始變形。齒輪傳動(dòng)中常用的鋁合金是2024、6061和7075。2024鋁合金是鋁青銅的表親,因?yàn)樗彩卿X和銅的合金。6061鋁是鋁,硅和鎂的合金。它是一種中等強(qiáng)度的鋁合金,具有良好的耐腐蝕性并且可焊接。所有這兩種鋁合金都可以進(jìn)行熱處理以提高其硬度。鋁合金制成的齒輪包括正齒輪,斜齒輪。
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